一種高h(yuǎn)trb的高壓快恢復(fù)二極管芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，屬于半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域。一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，包括芯片、N+截止環(huán)、終端結(jié)構(gòu)和P+陽(yáng)極，所述的芯片為快恢復(fù)二極管芯片；芯片截層從右向左依次為芯片、N+截止環(huán)、終端結(jié)構(gòu)和P+陽(yáng)極。采用偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)離P+陽(yáng)極區(qū)域采用偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)，短路了芯片表面電荷，解決了高壓快恢復(fù)二極管在HTRB老化中耐壓衰減失效問(wèn)題，在靠近P+陽(yáng)極區(qū)域采用浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)，避免引入多晶場(chǎng)板，從而節(jié)省了芯片制造成本。它具有高HTRB可靠性，低成本，擊穿電壓高，漏電流小，開(kāi)關(guān)損耗低的優(yōu)點(diǎn)，延長(zhǎng)了二極管的壽命。
【專利說(shuō)明】
一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]參考文獻(xiàn):封裝、檢測(cè)與設(shè)備，整流二極管的最大反向電流IR對(duì)HTRB工作壽命的影響，2011年9月第36卷第9期，保愛(ài)林、傅劍鋒、鄧愛(ài)民。整流器件在工作中的可靠性往往與其漏電流特別是在高溫下的漏電流有密切關(guān)系，通過(guò)對(duì)常溫與高溫漏電流的對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)高溫漏電流越大，高溫反偏壽命越短，說(shuō)明高溫漏電流對(duì)高溫反偏壽命有重要影響。一般情況下整流器件會(huì)在3?4倍室溫的結(jié)溫下工作，在較高結(jié)溫下的漏電流就顯得異常重要，因?yàn)榕c正向電流相比，其雖然很小但不會(huì)像正向電流那樣比較均勻地分布在整個(gè)結(jié)上，其大部分分布在表面漏電溝道以及穿過(guò)結(jié)的內(nèi)部漏電溝道內(nèi)。溝道的面積非常小，因此其電流密度異常的大，常造成該處的熱失控，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料熔融。實(shí)際上因結(jié)溫過(guò)高、漏電流局部集中造成的微區(qū)過(guò)熱失效占了整流器件失效的絕大部分。高溫漏電流對(duì)HTRB壽命的影響是顯著的，其本質(zhì)是最大反向電流IR的增大加速了由結(jié)溫驅(qū)動(dòng)的器件下的失效。
[0003]參考文獻(xiàn):半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，用局域壽命控制技術(shù)改善功率快恢復(fù)二極管性能的仿真研究，2003年第24卷第5期，第520-526頁(yè)，吳鶴，吳郁，亢寶位，賈云鵬。文獻(xiàn)中表述了作為功率開(kāi)關(guān)器件，高壓快恢復(fù)二極管(FRD)的最重要的性能參數(shù)是反向恢復(fù)時(shí)間，為了減小反向恢復(fù)時(shí)間，針對(duì)局域低壽命區(qū)的參數(shù)對(duì)快恢復(fù)硅功率二極管性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究，得到了全面系統(tǒng)的研究結(jié)果其中包括局域低壽命區(qū)在二極管中的位置不同和局域低壽命區(qū)中復(fù)合中心能級(jí)在禁帶中的位置不同對(duì)快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間、反向恢復(fù)軟度因子、正向壓降、漏電流對(duì)各個(gè)單項(xiàng)性能的影響，以及各項(xiàng)綜合性能綜合折衷的影響。這些結(jié)果對(duì)高速功率器件壽命工程研究和器件制造工程都有重要的參考價(jià)值。
[0004]目前半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)高壓快恢復(fù)二極管(FRD)芯片通常采用V型槽玻璃鈍化生產(chǎn)工藝。但現(xiàn)有技術(shù)存在多種問(wèn)題，主要的問(wèn)題如下:1)、擊穿電壓低，漏電流大。2)、HTRB可靠性差，功耗較大，二極管易燒毀。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]1.要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的HTRB可靠性差，擊穿電壓低，漏電流大，正向?qū)妷狠^大，功耗較大，制造成本高，二極管芯片易燒毀問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，它具有HTRB可靠性高，成本低，易于制造，開(kāi)關(guān)損耗低，反向擊穿電壓高，延長(zhǎng)了二極管的壽命。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片，包括芯片，還包括N+截止環(huán)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)和P+陽(yáng)極，所述的芯片為快恢復(fù)二極管芯片;芯片截層從右向左依次為芯片、N+截止環(huán)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)和P+陽(yáng)極，所述的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)為偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)，所述的浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)靠近P+陽(yáng)極一側(cè)，偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)靠近N+截止環(huán)一側(cè)。
[0010]更進(jìn)一步的，所述的偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)面積大于浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)面積。
[0011]一種上述高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下:
[0012]I)場(chǎng)氧化前表面清洗:
[0013]配置氫氟酸溶液，由體積比水:氫氟酸=6:1溶液混合得到，所述的氫氟酸溶液質(zhì)量濃度為40%;
[0014]配置I號(hào)液，由體積比為氨水:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:5-1:2:7混合得到，所述的氨水濃度質(zhì)量濃度為27%;
[0015]配置2號(hào)液，由體積比氯化氫:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:6-1:2:8混合得到，所述的氯化氫質(zhì)量濃度為37%、過(guò)氧化氫溶液質(zhì)量濃度為30% ;清洗順序如下:
[0016]a.使用氫氟酸溶液浸泡硅片30s，用去離子水沖洗；
[0017]b.用I號(hào)液浸泡娃片1min，用去離子水沖洗；
[0018]c.使用所述的氫氟酸溶液浸泡步驟b處理后的硅片30s，后用去離子水沖洗；
[0019]d.用2號(hào)液浸泡娃片1min，后用去離子水沖洗，使用所述的氫氟酸溶液浸泡Imin，最后用去離子水沖洗，對(duì)硅片表面完成清洗；
[0020]2)硅片表面場(chǎng)氧化層的生長(zhǎng):將步驟I)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，生成一層場(chǎng)氧化層，場(chǎng)氧化層厚1-2um，氧化爐溫度為1000-1100°C ；
[0021]3)P+硼擴(kuò)散光刻:對(duì)步驟2)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，形成在P+陽(yáng)極區(qū)域的P+陽(yáng)極，復(fù)合終端結(jié)構(gòu)區(qū)域形成偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)；
[0022]4)濕刻腐蝕場(chǎng)氧化層:對(duì)步驟3)處理完成的硅片進(jìn)行濕刻腐蝕，在P+硼擴(kuò)散光刻的區(qū)域中去除步驟2)淀積的場(chǎng)氧化層;去除P+硼擴(kuò)散光刻的光刻膠；
[0023]5)離子注入保護(hù)氧化前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成后的硅片表面進(jìn)行清洗；
[0024]6)離子注入保護(hù)氧化層的生長(zhǎng):將步驟5)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，在P+硼擴(kuò)散的光刻區(qū)域生長(zhǎng)一層保護(hù)氧化層，氧化爐溫度為900-1000Γ ;
[0025]7)P+硼離子注入:將步驟6)處理完成的硅片在40KeV-80KeV能量下進(jìn)行硼離子轟擊，硼離子注入硅片表面，形成PN結(jié)，并完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的注入；
[0026]8)濕刻腐蝕離子注入保護(hù)氧化層:將步驟7)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除P+硼擴(kuò)散區(qū)域的氧化層；
[0027]9)離子推進(jìn)前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成硅片進(jìn)行表面清洗；
[0028]10)離子推進(jìn):將步驟9)處理完成的硅片置于擴(kuò)散爐中，進(jìn)行擴(kuò)散，PN結(jié)的結(jié)深增加，完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的擴(kuò)散，激活注入的硼離子;擴(kuò)散爐溫度為1100-1200。。；
[0029]11)N+截止環(huán)光刻:對(duì)步驟10)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，硅片中形成高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管的N+截止環(huán)；
[0030]12)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟11)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除N+截止環(huán)(2)光刻區(qū)域淀積的熱氧化層；
[0031]13)N+截止環(huán)離子注入:將步驟12)處理完成的硅片，在N+截止環(huán)(2)使用40KeV_SOKeV能量進(jìn)行磷離子注入，用剝離液在常溫下去除N+截止環(huán)表面的光刻膠；
[0032]14)正面金屬接觸窗口光刻:對(duì)步驟14)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，在P+陽(yáng)極和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成金屬接觸窗口的區(qū)域；
[0033]15)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟15)處理完成的硅片，使用濕刻腐蝕，在正面金屬接觸窗口光刻的區(qū)域使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除淀積的熱氧化層；用剝離液在常溫下去除正面金屬接觸窗口光刻的光刻膠；
[0034]16)蒸發(fā)正面金屬:將步驟16)處理完成的硅片，對(duì)硅片進(jìn)行電子束蒸發(fā)，在硅片上淀積隔離金屬和正面金屬；
[0035]17)正面金屬光刻:對(duì)步驟17)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，正面金屬區(qū)域的正面金屬在P+陽(yáng)極和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)內(nèi)；
[0036]18)濕刻正面金屬:將步驟18)處理完成的硅片，在常溫下使用體積比為85%的磷酸溶液去除P+陽(yáng)極區(qū)域和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)外的正面金屬，使用剝離液在常溫下去除正面金屬光刻時(shí)涂覆的光刻膠；
[0037]19)正面金屬合金:將步驟19)處理完成的硅片置入合金爐管中，正面金屬部分形成正面金屬合金，合金爐管溫度為400-500 0C，合金時(shí)間為20min;
[0038]20)背面減薄:對(duì)步驟20)處理得到的硅片，將硅片厚度從背面減薄到200-300um;
[0039]21)背面金屬淀積:對(duì)于步驟21)處理得到的硅片，在硅片背面進(jìn)行直流等離子濺射淀積背面金屬，形成背面電極；
[0040]22)電子束輻照:對(duì)步驟22)處理得到的硅片，用200kGy_800kGy劑量的電子束輻照，硅片引入缺陷；
[0041]23)芯片切割:將步驟23)產(chǎn)生的硅片，使用劃片機(jī)將硅片劃成單個(gè)芯片，形成獨(dú)立芯片。
[0042]更進(jìn)一步的，步驟8)、12)和15)中，所述的氟化氨和氫氟酸溶液，氟化氨質(zhì)量濃度為40%，氫氟酸質(zhì)量濃度為40%。
[0043]更進(jìn)一步的，步驟16)中所述的隔離金屬和正面金屬為鈦和鋁。
[0044]更進(jìn)一步的，步驟20)中所述的背面減薄方法為研磨、化學(xué)機(jī)械拋光、濕法腐蝕、常壓等離子腐蝕。
[0045]更進(jìn)一步的，步驟21)中所述的背面金屬為銀。
[0046]3.有益效果
[0047]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0048](I)芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自右往左分為四層結(jié)構(gòu)，易于制造，適應(yīng)性好，兼容性高；
[0049](2)采用偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)離P+陽(yáng)極區(qū)域采用偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)，短路了芯片表面電荷，解決了高壓快恢復(fù)二極管在HTRB老化中耐壓衰減失效問(wèn)題，提高快恢復(fù)二極管的HTRB可靠性;浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)區(qū)域一般不要較寬面積，在100微米以內(nèi)。而偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)區(qū)域，面積相應(yīng)較寬，一般在100-200微米之間。
[0050](3)采用偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，在靠近P+陽(yáng)極區(qū)域采用浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)，避免引入多晶場(chǎng)板，如果引入多晶場(chǎng)板，會(huì)增加2層光刻，大大增加了芯片制造成本。本方案節(jié)省了芯片制造成本，同時(shí)采用上述偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)無(wú)需采用特殊表面鈍化層，提高了產(chǎn)品的可制造性。
[0051](4)使用新型的二極管芯片生產(chǎn)工藝，減小了開(kāi)關(guān)損耗，降低了壓降，減小了芯片功耗，增強(qiáng)了二極管的耐壓穩(wěn)定性及可靠性，延長(zhǎng)了二極管的壽命；
[0052](5)采用正面金屬合金和背面減薄的方法，減小了二極管的正向?qū)娮?，提高了二極管的導(dǎo)通性能，提高了二極管的可靠性；
[0053](6)生長(zhǎng)的背面金屬使用銀，使得二極管芯片具有更好的導(dǎo)電性能，可靠性強(qiáng)，能耗低。
【附圖說(shuō)明】
[0054]圖1為高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖2為高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片的截面示意圖；
[0056]圖3為高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片的制備工藝流程圖。
[0057]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0058]1、芯片；2、N+截止環(huán);3、復(fù)合終端結(jié)構(gòu);31、浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán);32、偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)；
4、P+陽(yáng)極。
【具體實(shí)施方式】
[0059]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
[0060]實(shí)施例1
[0061]如圖1、圖2所示，一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，包括芯片1、N+截止環(huán)2、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3和P+陽(yáng)極4，所述的芯片I為快恢復(fù)二極管芯片;復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3包含遠(yuǎn)離P+陽(yáng)極區(qū)域的偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和靠近P+陽(yáng)極區(qū)域的浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31結(jié)構(gòu)，短路了芯片表面電荷，解決了高壓快恢復(fù)二極管在HTRB老化中耐壓衰減失效問(wèn)題，提高快恢復(fù)二極管的HTRB，節(jié)省了芯片制造成本，提高了產(chǎn)品的可制造性可靠性。浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31區(qū)域主要是避免引入多晶場(chǎng)板，所以一般不要較寬面積，在100微米以內(nèi)。本實(shí)施例中采用90微米。而偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32區(qū)域是為了起分壓的作用，面積也相應(yīng)較寬，一般在100-200微米之間。本實(shí)施例采用150微米。芯片截層從下向上依次為芯片1、N+截止環(huán)2、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3和P+陽(yáng)極4，芯片自右往左分為四層結(jié)構(gòu)，易于制造，適應(yīng)性好，兼容性高。
[0062]芯片參數(shù):
[0063]擊穿電壓VBR2800V;
[0064]正向電壓￥卩(研=15厶)<1.5￥;
[0065]反向漏電流IR^lyA;
[0066]反向恢復(fù)時(shí)間Trr < 50nS；
[0067]通過(guò)150°C，800V下HTRB可靠性測(cè)試。
[0068]針對(duì)結(jié)構(gòu)方法制成的產(chǎn)品，產(chǎn)品名稱U2 O O 8 O O AA，電性能如下:VBR (2 5 °C，IR =100uA)=960V,VF(25°C ,IF=15A) = 1.1V ,IR(25°C,VR = 600V)=0.5uAo
[0069]芯片的HTRB可靠性高，成本低，易于制造，開(kāi)關(guān)損耗低，反向擊穿電壓高，延長(zhǎng)了二極管的壽命。
[0070]如圖3所示，一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下:
[0071]I)場(chǎng)氧化前表面清洗:
[0072]配置氫氟酸溶液，由體積比水:氫氟酸=6: I溶液混合得到，所述的氫氟酸溶液質(zhì)量濃度為40%;
[0073]配置I號(hào)液，由體積比為氨水:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:5-1:2:7混合得到，所述的氨水濃度質(zhì)量濃度為27%;
[0074]配置2號(hào)液，由體積比氯化氫:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:6-1:2:8混合得到，所述的氯化氫質(zhì)量濃度為37%、過(guò)氧化氫溶液質(zhì)量濃度為30% ;清洗順序如下:
[0075]a.使用氫氟酸溶液浸泡硅片30s，用去離子水沖洗；
[0076]b.用I號(hào)液浸泡娃片1min，用去離子水沖洗；
[0077]c.使用所述的氫氟酸溶液浸泡步驟b處理后的娃片30s，后用去離子水沖洗；
[0078]d.用2號(hào)液浸泡娃片1min，后用去離子水沖洗，使用所述的氫氟酸溶液浸泡Imin，最后用去離子水沖洗，對(duì)硅片表面完成清洗；
[0079]2)硅片表面場(chǎng)氧化層的生長(zhǎng):將步驟I)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，生成一層場(chǎng)氧化層，場(chǎng)氧化層厚Ium，氧化爐溫度為1000°C ;
[0080]3)P+硼擴(kuò)散光刻:對(duì)步驟2)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，在P+陽(yáng)極4區(qū)域形成P+陽(yáng)極4，偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3區(qū)域形成電場(chǎng)限制環(huán);4)濕刻腐蝕場(chǎng)氧化層:對(duì)步驟3)處理完成的硅片進(jìn)行濕刻腐蝕，在P+硼擴(kuò)散光刻的區(qū)域中去除步驟2)淀積的場(chǎng)氧化層;去除P+硼擴(kuò)散光刻的光刻膠；
[0081]5)離子注入保護(hù)氧化前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成后的硅片表面進(jìn)行清洗；
[0082]6)離子注入保護(hù)氧化層的生長(zhǎng):將步驟5)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，在P+硼擴(kuò)散的光刻區(qū)域生長(zhǎng)一層保護(hù)氧化層，氧化爐溫度為900°C;
[0083]7 )P+硼離子注入:將步驟6)處理完成的硅片在40KeV能量下進(jìn)行硼離子轟擊，硼離子注入硅片表面，形成PN結(jié)，完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的注入；
[0084]8)濕刻腐蝕離子注入保護(hù)氧化層:將步驟7)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除P+硼擴(kuò)散區(qū)域的氧化層，其中所述的氟化氨和氫氟酸溶液，氟化氨質(zhì)量濃度為40%，氫氟酸質(zhì)量濃度為40% ;
[0085]9)離子推進(jìn)前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成硅片進(jìn)行表面清洗；
[0086]10)離子推進(jìn):將步驟9)處理完成的硅片置于擴(kuò)散爐中，進(jìn)行擴(kuò)散，PN結(jié)的結(jié)深增加，完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的擴(kuò)散，同時(shí)激活注入的硼離子;擴(kuò)散爐溫度為1100°C;
[0087]11)N+截止環(huán)光刻:對(duì)步驟10)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，硅片中形成高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管的N+截止環(huán)2;
[0088]12)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟11)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除N+截止環(huán)2光刻區(qū)域淀積的熱氧化層，氟化氨質(zhì)量濃度為40%，氫氟酸質(zhì)量濃度為40%;
[0089]13)N+截止環(huán)離子注入:將步驟12)處理完成的硅片，在N+截止環(huán)2使用40KeV能量進(jìn)行磷離子注入，用剝離液在常溫下去除N+截止環(huán)2表面的光刻膠；
[0090]14)淀積PETEOS氧化層:在400 °C的等離子腔體中淀積PETEOS氧化層，該氧化層的厚度通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為步驟19)形成的偏置金屬場(chǎng)板提供最優(yōu)化的電場(chǎng)分布；
[0091]15)正面金屬接觸窗口光刻:對(duì)步驟14)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，在P+陽(yáng)極4和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3的區(qū)域中形成金屬接觸窗口的區(qū)域；
[0092]16)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟15)處理完成的硅片，使用濕刻腐蝕，在正面金屬接觸窗口光刻的區(qū)域使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除淀積的熱氧化層；用剝離液在常溫下去除正面金屬接觸窗口光刻的光刻膠，氟化氨質(zhì)量濃度為40%，氫氟酸質(zhì)量濃度為40%;
[0093]17)蒸發(fā)正面金屬:將步驟16)處理完成的硅片，對(duì)硅片進(jìn)行電子束蒸發(fā)，在硅片上淀積隔離金屬和正面金屬，隔離金屬和正面金屬為鋁；
[0094]18)正面金屬光刻:對(duì)步驟17)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，正面金屬區(qū)域的正面金屬在P+陽(yáng)極4和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3內(nèi)；
[0095]19)濕刻正面金屬:將步驟18)處理完成的硅片，在常溫下使用體積比為85%的磷酸溶液去除P+陽(yáng)極4區(qū)域和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3外的正面金屬，使用剝離液在常溫下去除正面金屬光刻時(shí)涂覆的光刻膠；
[0096]20)正面金屬合金:將步驟19)處理完成的硅片置入合金爐管中，正面金屬部分形成正面金屬合金，合金爐管溫度為400 0C，合金時(shí)間為20min;
[0097]21)背面減薄:對(duì)步驟20)處理得到的硅片，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，將硅片厚度從背面減薄到200um，采用背面減薄，減小了二極管的正向?qū)娮?，提高了二極管的導(dǎo)通性能，提高了二極管的可靠性；
[0098]22)背面金屬淀積:對(duì)于步驟21)處理得到的硅片，在硅片背面進(jìn)行直流等離子濺射淀積背面金屬，背面金屬為銀，形成背面電極，銀的導(dǎo)電性能好，使得芯片具有更好的導(dǎo)電性能，功耗更加低；
[0099]23)電子束輻照:對(duì)步驟22)處理得到的硅片，用200kGy劑量的電子束輻照，硅片引入缺陷；
[0100]24)芯片切割:將步驟23)產(chǎn)生的硅片，使用劃片機(jī)將硅片劃成單個(gè)芯片，形成獨(dú)立芯片。
[0101]實(shí)施例2:
[0102]一種高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下:
[0103]I)場(chǎng)氧化前表面清洗:配置氫氟酸溶液，由體積比水:氫氟酸=6:1溶液混合得到，所述的氫氟酸溶液質(zhì)量濃度為40% ;
[0104]配置I號(hào)液，由體積比為氨水:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:5-1:2:7混合得到，所述的氨水濃度質(zhì)量濃度為27%;
[0105]配置2號(hào)液，由體積比氯化氫:過(guò)氧化氫溶液:水=1:1:6-1:2:8混合得到，所述的氯化氫質(zhì)量濃度為37%、過(guò)氧化氫溶液質(zhì)量濃度為30% ;清洗順序如下:
[0106]a.使用氫氟酸溶液浸泡硅片30 s，用去離子水沖洗；
[0107]b.用I號(hào)液浸泡娃片1min，用去離子水沖洗；
[0108]c.使用所述的氫氟酸溶液浸泡步驟b處理后的硅片30s，后用去離子水沖洗；
[0109]d.用2號(hào)液浸泡娃片1min，后用去離子水沖洗，使用所述的氫氟酸溶液浸泡Imin，最后用去離子水沖洗，對(duì)硅片表面完成清洗；
[0110]2)硅片表面場(chǎng)氧化層的生長(zhǎng):將步驟I)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，生成一層場(chǎng)氧化層，場(chǎng)氧化層厚Ium，氧化爐溫度為1100°C ;
[0111]3)P+硼擴(kuò)散光刻:對(duì)步驟2)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，形成在P+陽(yáng)極4區(qū)域的P+陽(yáng)極4，偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)的31復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3區(qū)域形成電場(chǎng)限制環(huán)；
[0112]4)濕刻腐蝕場(chǎng)氧化層:對(duì)步驟3)處理完成的硅片進(jìn)行濕刻腐蝕，在P+硼擴(kuò)散光刻的區(qū)域中去除步驟2)淀積的場(chǎng)氧化層;去除P+硼擴(kuò)散光刻的光刻膠；
[0113]5)離子注入保護(hù)氧化前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成后的硅片表面進(jìn)行清洗；
[0114]6)離子注入保護(hù)氧化層的生長(zhǎng):將步驟5)處理完成的硅片置于氧化爐中生長(zhǎng)，在P+硼擴(kuò)散的光刻區(qū)域生長(zhǎng)一層保護(hù)氧化層，氧化爐溫度為1000°C;
[0115]7 )P+硼離子注入:將步驟6)處理完成的硅片在SOKeV能量下進(jìn)行硼離子轟擊，硼離子注入硅片表面，形成PN結(jié)，并完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的注入；
[0116]8)濕刻腐蝕離子注入保護(hù)氧化層:將步驟7)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除P+硼擴(kuò)散區(qū)域的氧化層，其中所述的氟化氨和氫氟酸溶液，氟化氨質(zhì)量濃度為40%，氫氟酸質(zhì)量濃度為40%;步驟12)和16)中相同。
[0117]9)離子推進(jìn)前表面清洗:使用步驟I)的相同方法對(duì)上一步驟處理完成硅片進(jìn)行表面清洗；
[0118]10)離子推進(jìn):將步驟9)處理完成的硅片置于擴(kuò)散爐中，進(jìn)行擴(kuò)散，PN結(jié)的結(jié)深增加，完成對(duì)偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的擴(kuò)散，同時(shí)激活注入的硼離子;擴(kuò)散爐溫度為1200 °C;
[0119]11)N+截止環(huán)光刻:對(duì)步驟10)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，硅片中形成高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管的N+截止環(huán)2;
[0120]12)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟11)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除N+截止環(huán)2光刻區(qū)域淀積的熱氧化層；
[0121]13)N+截止環(huán)離子注入:將步驟12)處理完成的硅片，在N+截止環(huán)2使用80KeV能量進(jìn)行磷離子注入，用剝離液在常溫下去除N+截止環(huán)2表面的光刻膠；
[0122]14)淀積PETEOS氧化層:在500 °C的等離子腔體中淀積PETEOS氧化層，該氧化層的厚度通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為步驟19)形成的偏置金屬場(chǎng)板提供最優(yōu)化的電場(chǎng)分布；
[0123]15)正面金屬接觸窗口光刻:對(duì)步驟14)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，在P+陽(yáng)極4和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3的區(qū)域中形成金屬接觸窗口的區(qū)域；
[0124]16)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟15)處理完成的硅片，使用濕刻腐蝕，在正面金屬接觸窗口光刻的區(qū)域使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除淀積的熱氧化層；用剝離液在常溫下去除正面金屬接觸窗口光刻的光刻膠；
[0125]17)蒸發(fā)正面金屬:將步驟16)處理完成的硅片，對(duì)硅片進(jìn)行電子束蒸發(fā)，在硅片上淀積隔離金屬和正面金屬，隔離金屬和正面金屬為鋁；
[0126]18)正面金屬光刻:對(duì)步驟17)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，正面金屬區(qū)域的正面金屬在P+陽(yáng)極4和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3內(nèi)；
[0127]19)濕刻正面金屬:將步驟18)處理完成的硅片，在常溫下使用體積比為85%的磷酸溶液去除P+陽(yáng)極4區(qū)域和偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)32和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)31的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)3外的正面金屬，使用剝離液在常溫下去除正面金屬光刻時(shí)涂覆的光刻膠；
[0128]20)正面金屬合金:將步驟19)處理完成的硅片置入合金爐管中，正面金屬部分形成正面金屬合金，合金爐管溫度為500 0C，合金時(shí)間為20min ；
[0129]21)背面減薄:對(duì)步驟20)處理得到的硅片，進(jìn)行研磨減薄，將硅片厚度從背面減薄到300um;
[0130]22)背面金屬淀積:對(duì)于步驟21)處理得到的硅片，在硅片背面進(jìn)行直流等離子濺射淀積背面金屬，背面金屬為銀，形成背面電極；
[0131]23)電子束輻照:對(duì)步驟22)處理得到的硅片，用SOOkGy劑量的電子束輻照，硅片引入缺陷；
[0132]24)芯片切割:將步驟23)產(chǎn)生的硅片，使用劃片機(jī)將硅片劃成單個(gè)芯片，形成獨(dú)立芯片。
[0133]實(shí)施例3:
[0134]實(shí)施例3與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟21)中背面減薄的方法為濕法腐蝕。
[0135]實(shí)施例4:
[0136]實(shí)施例4與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于步驟21)中背面減薄的方法為常壓等離子腐蝕。
[0137]以上示意性地對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，包括芯片(I)，其特征在于:還包括N+截止環(huán)(2)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)(3)和P+陽(yáng)極(4)，所述的芯片(I)為快恢復(fù)二極管芯片;芯片截層從右向左依次為芯片(I)、N+截止環(huán)(2)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)(3)和P+陽(yáng)極(4)，所述的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)(3)為偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)(32)和浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)(31)，所述的浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)(31)靠近P+陽(yáng)極(4) 一側(cè)，偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)(32)靠近N+截止環(huán)(2) —側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片，其特征在于:所述的偏置金屬場(chǎng)板場(chǎng)限環(huán)(32)面積大于浮動(dòng)場(chǎng)限環(huán)(31)面積。
【文檔編號(hào)】H01L21/329GK205508830SQ201620032556
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日
【發(fā)明人】孫瀾, 劉韻吉, 楊敏紅, 單慧
【申請(qǐng)人】桑德斯微電子器件（南京）有限公司