一種平面整流二極管芯片的制造方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種平面整流二極管芯片的制造方法，芯片包括N型單晶硅，在所述N型單晶硅的背面形成N

Method for manufacturing planar rectifying diode chip

The invention relates to a method for manufacturing a planar rectifier diode chip, which comprises a N type monocrystalline silicon and forms a N on the back of the N type monocrystalline silicon

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種平面整流二極管芯片的制造方法
本專利技術涉及一種具有高反壓終端保護膜的平面整流二極管芯片的制造方法，應用在集成電路或分立器件制造

技術介紹
整流二極管為日常中最為廣泛使用的產品，市場規(guī)模比較大，一般分為臺面整流二極管和平面整流二極管。反向擊穿電壓是整流二極管的關鍵參數(shù)，芯片制造過程中提高整流二極管芯片反向擊穿電壓的方法有臺面結構和平面結構，通過降低表面電場來實現(xiàn)高的反向擊穿電壓。隨著整流二極管應用領域的擴展，越來越多地采用平面結構的整流二極管芯片。平面結構的二極管降低表面電場、提高反向擊穿電壓的方案有很多，如場限制環(huán)（分壓環(huán)）、場板、JTE結構等。實現(xiàn)這些結構，都需要較大的終端長度，增加了芯片的面積，也就意味著增加了芯片的成本。在平面整流二極管芯片的生產加工過程中，反向擊穿電壓與芯片尺寸是相互制約的，想要獲得較高的反向擊穿電壓，一般需要通過增加終端尺寸才能得以實現(xiàn)，從而芯片尺寸也隨之增加。有時為了降低生產成本以及滿足相應的封裝形式的要求，應用端的客戶對芯片的大小有一定的限制，因此希望在提高平面整流二極管芯片的反向擊穿電壓的同時又不增加芯片尺寸。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術提供一種具有高反壓終端保護膜的平面整流二極管芯片的制造方法，用來降低表面電場，同時使得終端耐壓結構長度有較大的降低。且滿足平面整流二極管芯片的反向擊穿電壓的要求。本專利技術解決上述問題所采用的技術方案為：一種平面整流二極管芯片的制造方法，所述芯片包括N型單晶硅，在所述N型單晶硅的背面通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+重摻雜襯底陰極區(qū)，在所述N型單晶硅的正面一側通過高濃度硼摻雜擴散的方式形成P+陽極區(qū)，另一側通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+截止環(huán)區(qū)，在所述N型單晶硅的正面淀積一層SIPOS鈍化層，所述SIPOS鈍化層的底部兩側搭接于P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)上，在所述SIPOS鈍化層的正面依次向上淀積相同面積的第一二氧化硅介質層、磷硅玻璃介質層和第二二氧化硅介質層，所述SIPOS鈍化層、第一二氧化硅介質層、磷硅玻璃介質層和第二二氧化硅介質層構成高反壓終端保護膜，在所述P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)的正面露出部分、高反壓終端保護膜的兩側及正面兩側區(qū)域包覆有金屬電極層，在所述高反壓終端保護膜和金屬電極層的正面涂覆有聚酰亞胺鈍化層，所述方法包括以下步驟：步驟一：在N型單晶硅一側進行高濃度磷摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的N+重摻雜襯底陰極區(qū)；步驟二：在N型單晶硅另一側進行高濃度硼和高濃度磷的摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)；步驟三：將前面硅表面生長的二氧化硅層通過酸處理的方式全部泡除，選用硅烷和笑氣通過一定的配比，采用低壓化學氣相淀積設備，在硅表面淀積一層SIPOS鈍化層；步驟四：在SIPOS鈍化層⑤上面通過常壓化學氣相淀積設備，在SIPOS鈍化層上面淀積一層二氧化硅介質層、一層磷硅玻璃介質層、一層二氧化硅介質層；步驟五：對前面生長的多層介質層進行退火工藝，使得介質層更致密。然后通過刻蝕的方法將平面整流二極管芯片P+陽極區(qū)的金屬電極引線孔刻出，通過金屬淀積及金屬刻蝕的方法刻蝕出金屬電極層，最后通過合金工藝形成平面整流二極管芯片的陽極。步驟六：在平面整流二極管芯片的最外層涂覆一層聚酰亞胺光刻膠，通過光刻、顯影以及高溫固化工藝，最后形成聚酰亞胺鈍化層。優(yōu)選地，所述N+重摻雜襯底陰極區(qū)的摻雜濃度為：0.3-0.5Ω/□，摻雜深度為：170-200μm。優(yōu)選地，所述P+陽極區(qū)的摻雜濃度為：18-28Ω/□，摻雜深度為：15-30μm；N+截止環(huán)區(qū)的摻雜濃度為：8-10Ω/□，摻雜深度為：4-10μm。優(yōu)選地，所述低壓化學氣相淀積是將硅烷和笑氣按照6:1-2:1的氣體流量比例，在600℃-700℃的溫度下進行反應，所述SIPOS鈍化層的厚度范圍為0.2μm~0.6μm。優(yōu)選地，所述常壓化學氣相淀積是將硅烷、磷烷和氧氣按照2:5:30的氣體流量比例，在400℃-500℃的溫度下進行反應，三層介質層的厚度范圍均為：0.1μm~0.5μm。優(yōu)選地，步驟五中對前面生長的多層介質層進行高溫退火工藝，按氧氣和氯化氫80:1-40:1的氣體流量比例，在1000-1100℃的溫度進行作業(yè)。優(yōu)選地，步驟七中的高溫固化溫度為300℃，所述聚酰亞胺鈍化層的厚度范圍為1μm~5μm。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的優(yōu)點在于：本專利技術中的SIPOS（半絕緣多晶硅）鈍化層能很好的避免固定電荷的積累，由于SIPOS鈍化層有一定的導電性，可以使得硅表面電場更均勻，在反偏狀態(tài)下可以降低表面電場強度，提高反向擊穿電壓。二氧化硅（SiO2）介質層能很好的防止SIPOS鈍化層被擊穿，磷硅玻璃（PSG）介質層主要用于吸雜，阻止Na+等金屬離子聚集至硅表面，造成N型單晶硅表面反型，產生溝道漏電最終降低反向擊穿電壓。最外層的聚酰亞胺（PIA）鈍化層具有很好的抗沾污能力，有負電荷效應，能有效抑制二氧化硅（SiO2）介質層中的正電荷。經過多重介質層的作用，很好的保護了高反壓終端區(qū)，有效的提高了反向擊穿電壓。附圖說明圖1為本專利技術實施例中具有高反壓終端保護膜的平面整流二極管芯片的結構示意圖。具體實施方式以下結合實施例對本專利技術作進一步詳細描述。參見圖1，本專利技術涉及一種平面整流二極管芯片的制造方法，所述芯片包括N型單晶硅2，在所述N型單晶硅2的背面通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+重摻雜襯底陰極區(qū)1，在所述N型單晶硅2的正面一側通過高濃度硼摻雜擴散的方式形成P+陽極區(qū)3，另一側通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+截止環(huán)區(qū)4，在所述N型單晶硅2的正面淀積一層SIPOS鈍化層5，所述SIPOS（半絕緣多晶硅）鈍化層5的底部兩側搭接于P+陽極區(qū)3和N+截止環(huán)區(qū)4上，在所述SIPOS鈍化層5的正面依次向上淀積相同面積的第一二氧化硅（SiO2）介質層6、磷硅玻璃（PSG）介質層和第二二氧化硅（SiO2）介質層8，所述SIPOS鈍化層5、第一二氧化硅（SiO2）介質層6、磷硅玻璃（PSG）介質層和第二二氧化硅（SiO2）介質層8構成高反壓終端保護膜，在所述P+陽極區(qū)3和N+截止環(huán)區(qū)4的正面露出部分、高反壓終端保護膜的兩側及正面兩側區(qū)域包覆有金屬電極層9，在所述高反壓終端保護膜和金屬電極層9的正面涂覆有聚酰亞胺（PIA）鈍化層10。具體實現(xiàn)步驟如下：步驟一：在N型單晶硅一側進行高濃度磷摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的N+重摻雜襯底陰極區(qū)，摻雜濃度為：0.3-0.5Ω/□，摻雜深度為：170-200μm。步驟二：在N型單晶硅另一側進行高濃度硼和高濃度磷的摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)，P+陽極區(qū)高濃度硼摻雜濃度為：18-28Ω/□；摻雜深度為：15-30μm；N+截止環(huán)區(qū)高濃度磷摻雜濃度為：8-10Ω/□；摻雜深度為：4-10μm；步驟三：將前面硅表面生長的二氧化硅層（SiO2）通過酸處理的方式全部泡除。采用低壓化學氣相淀積設備，按硅烷（SiH4）和笑氣（N2O）6:1-2:1的氣體流量比例，在600℃-700℃的溫度下進行反應，在硅表面淀積一層SIPOS鈍化層，厚度范圍為0.2μm~0.6μm。步驟四：在SIPOS鈍化層上面通過常壓化學氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平面整流二極管芯片的制造方法，其特征在于：所述芯片包括N型單晶硅（2），在N型單晶硅（2）的背面通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N

【技術特征摘要】
1.一種平面整流二極管芯片的制造方法，其特征在于：所述芯片包括N型單晶硅（2），在N型單晶硅（2）的背面通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+重摻雜襯底陰極區(qū)（1），在N型單晶硅（2）的正面一側通過高濃度硼摻雜擴散的方式形成P+陽極區(qū)（3），另一側通過高濃度磷摻雜擴散的方式形成N+截止環(huán)區(qū)（4），在N型單晶硅（2）的正面淀積一層SIPOS鈍化層（5），所述SIPOS鈍化層（5）的底部兩側搭接于P+陽極區(qū)（3）和N+截止環(huán)區(qū)（4）上，在SIPOS鈍化層（5）的正面依次向上淀積相同面積的第一二氧化硅介質層（6）、磷硅玻璃介質層（7）和第二二氧化硅介質層（8），所述SIPOS鈍化層（5）、第一二氧化硅介質層（6）、磷硅玻璃介質層（7）和第二二氧化硅介質層（8）構成高反壓終端保護膜，在所述P+陽極區(qū)（3）和N+截止環(huán)區(qū)（4）的正面露出部分、高反壓終端保護膜的兩側及正面兩側區(qū)域包覆有金屬電極層（9），在所述高反壓終端保護膜和金屬電極層（9）的正面涂覆有聚酰亞胺鈍化層（10），所述方法包括以下步驟：步驟一：在N型單晶硅一側進行高濃度磷摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的N+重摻雜襯底陰極區(qū)；步驟二：在N型單晶硅另一側進行高濃度硼和高濃度磷的摻雜擴散，形成平面整流二極管芯片的P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)；步驟三：將前面硅表面生長的二氧化硅層通過酸處理的方式全部泡除，并采用低壓化學氣相淀積在硅表面淀積一層SIPOS鈍化層；步驟四：通過常壓化學氣相淀積在SIPOS鈍化層上面淀積一層二氧化硅介質層、一層磷硅玻璃介質層、一層二氧化硅介質層；步驟五：通過刻蝕的方法將平面整流二極管芯片P+陽極區(qū)的金屬電極引...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：焦丹鈞，朱瑞，鄒亦鳴，吳堅，徐永斌，
申請(專利權)人：江陰新順微電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32