專利名稱：一種二極管芯片的制備方法
一種二極管芯片的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明公開了一種二極管芯片的制備方法,尤其屬于快恢復(fù)二極管芯片的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場上應(yīng)用的高壓二極管通常為普通高壓二極管和快恢復(fù)高壓二極管， 普通高壓二極管芯片單芯片反向擊穿電壓VR主要為1200V-1600V，以常用10000V高壓二極管為例，單個(gè)高壓二極管需要串聯(lián)組裝8-10顆二極管芯片，正向?qū)▔航?VF)在 8-10V左右；快恢復(fù)高壓二極管其單個(gè)芯片反向恢復(fù)電壓VR主要為1200V，同樣已10000V 快恢復(fù)高壓二極管為例，其內(nèi)需串聯(lián)至少10-11顆芯片，反向恢復(fù)恢復(fù)時(shí)間trr 40-70ns (測試條件OIf=O. 5A, Ir=IA, Irr=O. 25A),正向約14-16V ;因受封裝總數(shù)的制約，10000V超壓硅堆長度約22*7. 5*7. 5 (mm)，整體尺寸制約整機(jī)尺寸；比如，目前國內(nèi)變頻微波爐采用的快恢復(fù)高壓二極管主要采購為日本松下等進(jìn)口元器件，國內(nèi)高壓二極管廠家產(chǎn)品主要集中在普通高壓二極管。
隨后出現(xiàn)了發(fā)明名稱為一種快恢復(fù)二極管芯片的制備方法，申請(qǐng)?zhí)枮?201210308248，申請(qǐng)日為2012年8月28日的專利技術(shù)方案。該專利技術(shù)方案是硅片清洗、氧化、一次擴(kuò)散、二次清洗、二次擴(kuò)散、三次清洗、三次擴(kuò)散、氧化、背面半導(dǎo)體復(fù)合中心雜質(zhì)引入、一次光刻、臺(tái)面成型、玻璃鈍化、二次光刻、正面鍍膜、三次光刻、背面鍍膜，最后劃成獨(dú)立的芯片。該專利技術(shù)方案雖然解決了擊穿電壓可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)的問題；并解決了反向恢復(fù)軟度因子大，反向恢復(fù)時(shí)間小的弊病。但依然存在沒有很好解決提高反向擊穿電壓的問題，而且采用上述方式，芯片的正向?qū)妷合鄳?yīng)提高，致使芯片會(huì)發(fā)熱，進(jìn)而影響芯片的工作性能。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種正、反向恢復(fù)時(shí)間短，抗反向擊穿電壓高的優(yōu)點(diǎn)的二極管芯片，并且，本發(fā)明產(chǎn)品還具有散熱效果好的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
本發(fā)明所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。
本發(fā)明所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在 110_130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。
本發(fā)明所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-13(TC下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。
本發(fā)明所述涂覆光刻膠在80_120°C條件下軟烤1-2分鐘。
本發(fā)明所述所述D)步驟中采用氫氟酸腐蝕。
本發(fā)明所述輻射源采用紅外線輻射源。
涂光刻膠要求厚度適當(dāng)，均勻，粘附性好，表面無顆粒劃痕；在80-120°C條件下軟烤1-2分鐘；對(duì)準(zhǔn)并曝光曝光在光刻機(jī)上通過硅片上的notch或者flat進(jìn)行激光自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)后，掩模板與光刻膠層進(jìn)行接觸安裝，通過KrF氟化氪DUV光源進(jìn)行曝光，去掉曝光區(qū)光刻膠；曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘；顯影采用水坑式顯影，噴覆足夠的顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，硅片固定或慢慢旋轉(zhuǎn)，旋覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形； 顯影后在100-13(TC下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜；由于本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果首先，增加用于電流漂移的N型層，縮短了正、反向的恢復(fù)時(shí)間；其次，增加分壓的P—層，并將P—層設(shè)置為閉合環(huán)，提高了抗反向擊穿電壓；第三，在P—層上增加玻璃鈍化層，不但起到了保護(hù)芯片的作用，還具有散熱和進(jìn)一步提高抗擊穿電壓的效果；第四，N+層和P+層表面均設(shè)置有鍍鎳合金層，或在P+層表面設(shè)置有金屬鋁層，具有散熱的效果，還具有粘接焊錫或固定芯片的目的；第五，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆光刻膠，使得光刻膠可以均勻地涂覆在二氧化硅層上，并且厚度滿足光刻要求，為顯影提供了有利條件；


圖I是本發(fā)明的側(cè)面示意圖；圖2是本發(fā)明的正臺(tái)面圖；圖3是本發(fā)明的負(fù)臺(tái)面圖。
圖中1、N+層 2、P+層，3、N型層 4、所述P—層 5、玻璃鈍化層6、鍍鎳合金層具體實(shí)施方式
實(shí)施例I一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；4B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
實(shí)施例2一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。
實(shí)施例3一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。
實(shí)施例4一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-130°C 下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。
實(shí)施例5一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-130°C 下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。所述涂覆光刻膠在80-120°C條件下軟烤1-2分鐘。
實(shí)施例6一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-130°C 下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。所述涂覆光刻膠在80-120°C條件下軟烤1-2分鐘。所述所述D)步驟中采用氫氟酸腐蝕。
實(shí)施例7一種二極管芯片的制備方法，包括N+層和P+層，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化娃；C)、在二氧化硅層上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。
所述C)步驟中涂覆的光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-130°C 下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。所述涂覆光刻膠在80-120°C條件下軟烤1-2分鐘。所述所述D)步驟中采用氫氟酸腐蝕。所述輻射源采用紅外線輻射源。
以實(shí)施例7為例，以應(yīng)用到微波爐為例，設(shè)計(jì)芯片結(jié)構(gòu)采用外延型快恢復(fù)二極管平面工藝基礎(chǔ)上，根據(jù)微波爐使用電流為350mA特點(diǎn)，增加分壓環(huán)結(jié)構(gòu)，在保證二極管快恢復(fù)特性的基礎(chǔ)上，提高芯片反向擊穿電壓值，此工藝設(shè)計(jì)的芯片參數(shù)反向擊穿電壓Vr: 2200V-2400，反向恢復(fù)恢復(fù)時(shí)間 trr 40-60ns (測試條件 @lf=0. 5A, Ir=IA, Irr=O. 25A),正向約 I. 7-2V ；以10000V快恢復(fù)高壓二極管為例只需組裝6顆芯片，反向恢復(fù)時(shí)間trr 40-60ns, 正向?qū)▔航礦f :10 -12V,因整體芯片數(shù)量的減少可將成品體積縮短至18*7.5*7.5(mm) η
權(quán)利要求
1.一種二極管芯片的制備方法，包括N+層(I)和P+層(2)，其特征在于，采用如下步驟進(jìn)行 A)、在N+ (I)型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層(3);B)、在N型層表面生長一層二氧化娃(2)； C)、在二氧化硅(2)層上涂覆光刻膠； D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽； E)、上述D)步驟后，采用離子注入法，生成P+層(2)和P-層(4)，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層(4)為副結(jié)的閉合環(huán)； F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層(5)；G )、在N+層(I)和P+層(2 )表面均濺射鍍鎳合金層(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述C)步驟中涂覆光刻膠，采用動(dòng)態(tài)噴灑工藝涂覆。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述涂覆光刻膠在80-120°C條件下軟烤1-2分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述D)步驟中的光刻，采用輻射源將圖像轉(zhuǎn)移到光刻膠上，曝光后在110-130°C下烘烤1-2分鐘，顯影成形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述顯影采用水坑式顯影，噴覆顯影液到硅片表面，并形成水坑形狀，將硅片固定或旋轉(zhuǎn)，涂覆3— 5次顯影液后用去離子水沖洗并旋轉(zhuǎn)甩干，顯現(xiàn)光刻膠中的潛在圖形；顯影后在100-130°C下烘烤1-2分鐘，揮發(fā)殘溶液，堅(jiān)膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述D)步驟中采用氫氟酸腐蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種二極管芯片的制備方法，其特征在于所述輻射源采用紅外線輻射源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二極管芯片的制備方法，尤其屬于快恢復(fù)二極管芯片的制備方法。包括N+層和P+層，采用如下步驟進(jìn)行A)、在N+型襯底硅片正面生長至少一層用于電流漂移的N型層；B)、在N型層表面生長一層二氧化硅；C)、在二氧化硅上涂覆光刻膠；D)、在光刻膠上光刻出分壓環(huán)窗口和主結(jié)窗口，腐蝕溝槽；E)、D)步驟后采用離子注入法，生成P+層和P-層，形成以P+層為主結(jié)，至少一個(gè)分壓環(huán)P-層為副結(jié)的閉合環(huán)；F)對(duì)腐蝕后溝槽涂覆玻璃鈍化層；G)、在N+層和P+層表面均濺射鍍鎳合金層。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有正、反向恢復(fù)時(shí)間短，抗反向擊穿電壓高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/329GK102983077SQ20121051866
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者鄧華鮮 申請(qǐng)人:樂山嘉洋科技發(fā)展有限公司