一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片及其生產(chǎn)工藝，屬于電子器件制造領(lǐng)域。一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層和背面金屬層，芯片包括襯底層、外延層、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)和鈍化層，所述的芯片為穩(wěn)壓二極管芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層、外延層、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)和鈍化層。芯片生產(chǎn)工藝采用兩次離子注入及熱擴(kuò)散過(guò)程，可以有效地提高器件的擊穿電壓精度，降低因襯底及外延材料性能差異所引起的器件性能差異；通過(guò)調(diào)整兩次注入劑量或擴(kuò)散條件可以直接調(diào)制器件擊穿電壓，從而在利用單一外延材料的情況下，可實(shí)現(xiàn)多電壓等級(jí)穩(wěn)壓器件的制作并提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，有穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)電阻性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片及其生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子器件制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯 片及其生產(chǎn)工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 真空管的替代產(chǎn)品，穩(wěn)壓（齊納）二極管自50年代起作為電壓參考點(diǎn)被廣泛地應(yīng) 用在各類(lèi)電壓調(diào)制線路中，器件的擊穿電壓級(jí)別應(yīng)需要從幾伏到上百伏。齊納二級(jí)管的重 要特性是在反向電壓下可以阻斷電流，直到反向施壓達(dá)到器件的閥值或擊穿電壓，當(dāng)把齊 納二極管并聯(lián)于負(fù)載的時(shí)候，反向偏壓的齊納二級(jí)管會(huì)鉗制負(fù)載兩端的的電壓為本管的擊 穿電壓。齊納二級(jí)管通常被用作電壓參考點(diǎn)或者瞬間電壓抑制器。但被用作電壓參考點(diǎn)時(shí)， 高精度的擊穿電壓對(duì)于某些電路設(shè)計(jì)是非常重要的參數(shù)要求。通常，齊納二極管產(chǎn)品都會(huì) 指定擊穿電壓誤差的正負(fù)百分比，高精度的產(chǎn)品會(huì)設(shè)定擊穿電壓誤差為小于±1%、±2% 或 ±5%。
[0003] 現(xiàn)有公開(kāi)專(zhuān)利：穩(wěn)壓二極管，發(fā)明申請(qǐng)公布號(hào)：CN85101319,發(fā)明申請(qǐng)公布日： 1987年01月10日公開(kāi)了目前通用的穩(wěn)壓齊納二極管是使用各類(lèi)電阻率的襯底硅晶圓， 或者是生長(zhǎng)于高摻雜襯底上的外延晶圓，并通過(guò)單次摻雜（固/氣態(tài)源，紙?jiān)?，及離子注入 等方式）及擴(kuò)散過(guò)程來(lái)制備，但由于材料制作方法的內(nèi)在原因，通常的襯底晶圓或者外延 晶圓，批次和批次之間，同批次不同晶圓之間，甚至同一晶圓不同區(qū)域都存在摻雜或電阻率 的差異。這個(gè)差異的幅度依不同的材料制備方法會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，甚至達(dá)到較高的水 平。通過(guò)單次摻雜及擴(kuò)散方法所制備的穩(wěn)壓齊納二極管的擊穿電壓很大程度上依賴于基底 材料的電阻率并且器件制備過(guò)程本身也會(huì)帶來(lái)?yè)舸╇妷旱恼`差。材料電阻率誤差和器件 制備所引入的誤差疊加會(huì)導(dǎo)致制成后的器件具有較大的電壓離散性（大于±5%甚至大于 ± 10% )，影響到器件的電壓精度及降低成品率。另外，使用單次摻雜及擴(kuò)散工藝的穩(wěn)壓齊 納二極管，針對(duì)不同的電壓等級(jí)，需要使用不同電阻率的晶圓。對(duì)于包含一定電壓范圍系列 產(chǎn)品，需要采購(gòu)多個(gè)電阻率類(lèi)別的晶圓，相應(yīng)地提高了生產(chǎn)成本。
[0004] 針對(duì)平面穩(wěn)壓齊納二級(jí)管，另一個(gè)傳統(tǒng)單次摻雜及擴(kuò)散工藝所帶來(lái)的問(wèn)題是，P/N 結(jié)的物理邊緣的擊穿差異會(huì)影響到器件的擊穿行為。P/N結(jié)的雪崩擊穿和結(jié)邊緣的電場(chǎng)分 布有著緊密聯(lián)系，結(jié)邊緣附近的電場(chǎng)分布差異會(huì)在很大程度上影響器件的預(yù)擊穿及較小電 流下的擊穿行為，所以，把P/N結(jié)的主結(jié)擊穿和邊緣擊穿分開(kāi)或隔離能夠使器件本身具有 穩(wěn)定和統(tǒng)一的擊穿行為。


【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)中存在的因外延材料差異所引起的較高器件擊穿電壓誤差，結(jié)邊緣 電場(chǎng)的預(yù)擊穿所引起的動(dòng)態(tài)電阻不穩(wěn)定性的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極 管芯片及其生產(chǎn)工藝。它具有穩(wěn)壓精度高、漏電低、結(jié)構(gòu)緊湊、有良好的老化穩(wěn)定性能的優(yōu) 點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)多電壓等級(jí)穩(wěn)壓器件的制作，生產(chǎn)效率高、成本低。
[0007] 2?技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009] -種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層和背面金屬層，所述的芯 片包括襯底層、外延層、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)和鈍化層，所述的芯片為穩(wěn)壓二 極管芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層、外延層、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)和 鈍化層。
[0010] 更進(jìn)一步的，所述的襯底層為N+型襯底層，所述的外延層為N-型外延層，對(duì)應(yīng)的 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)和表面摻雜擴(kuò)散區(qū)分別為N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、P+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)。 [0011] 更進(jìn)一步的，所述的襯底層為P+型襯底層，所述的外延層為P-型外延層，對(duì)應(yīng)的 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)和表面摻雜擴(kuò)散區(qū)分別為P+深層摻雜擴(kuò)散區(qū)、N+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)。
[0012] 更進(jìn)一步的，所述的外延層厚度為m-30iim，外延電阻率在0. 50ohm.cm至 10.Oohm.cm〇
[0013] 更進(jìn)一步的，所述的鈍化層為二氧化硅鈍化層。
[0014] 一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下：
[0015] 1)清洗：對(duì)硅片進(jìn)行批號(hào)編制，打標(biāo)號(hào)，后用去離子水沖洗硅片表面或者用機(jī)器 在娃片表面刷水，去除打標(biāo)號(hào)時(shí)在娃片表面落下的灰塵，然后將娃片放入烘箱中烘干；
[0016] 2)初始場(chǎng)氧化：將烘干后的硅片送入900?1KKTC的氧化爐中，生長(zhǎng)一層氧化 層；
[0017] 3)第一次光刻：將步驟2氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下光刻 圖形，并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0018] 4)深層摻雜：用磷或硼離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜；
[0019] 5)深層擴(kuò)散：將摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷或硼擴(kuò)散推進(jìn)，磷或硼選擇與 步驟4中離子相同，形成深層摻雜擴(kuò)散區(qū)，使用磷離子進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成N+型深層 摻雜擴(kuò)散區(qū)，使用硼離子進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)；
[0020] 6)第二次光刻：將步驟5中獲得的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化等工序，留下 光刻圖形，并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0021] 7)表面摻雜：用硼或磷離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜，磷或硼選擇與步驟4中離 子不同，步驟4中使用磷離子注入，則此步驟選用硼離子注入，步驟4中使用硼離子注入，則 此步驟選用磷離子注入；
[0022] 8)表面擴(kuò)散：將步驟7摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散推進(jìn)，磷或硼 選擇與步驟7中離子相同，使用硼離子進(jìn)行表面摻雜和擴(kuò)散形成P+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)，磷 離子進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)；
[0023] 9)第二次場(chǎng)氧化：將步驟8獲得的硅片送入900?1100°C的氧化爐，生長(zhǎng)一層氧 化層；
[0024] 10)第三次光刻：接觸孔光刻，將步驟9氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕 工序，留下光刻圖形，圖形為鈍化層形狀，后將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去 除；
[0025] 11)清洗：用機(jī)器將硅片浸入B-clean溶液中，所述B-clean溶液依次包含SPM溶 液、DHF溶液、SCI溶液、SC2溶液，上述經(jīng)過(guò)每一步溶液后都用去離子水沖洗硅片上的殘留 液，進(jìn)行下一種溶液，最后將硅片放入烘箱烘干；
[0026] 12)正面金屬化：將步驟11獲得的硅片進(jìn)行表面蒸發(fā)，表面蒸發(fā)一層鈦金屬300A ，然后蒸發(fā)一層錯(cuò)金屬50kA，形成正面金屬層；
[0027] 13)第四次光刻：金屬光刻，將金屬化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序， 留下光刻圖形，圖形為正面金屬層形狀，將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0028] 14)背面減?。簩⒉襟E13獲得的硅片進(jìn)行背部打磨掉，片厚保留在200?230um;
[0029] 15)清洗：將步驟14獲得的硅片浸入酒精與氟化氫的混合溶液中，然后對(duì)硅片進(jìn) 行二次蒸餾水清洗，使用晶片甩干機(jī)將硅片甩干；
[0030] 16)背面金屬化：將步驟15獲得的硅片進(jìn)行背面蒸發(fā)，背面蒸發(fā)一層鈦金屬1200A ，然后蒸發(fā)一層鎳金屬1800A,最后蒸發(fā)一層銀金屬10kA;形成背面金屬層；
[0031] 17)芯片切割：用劃片機(jī)將步驟16獲得的硅片劃成單個(gè)芯片。
[0032] 更進(jìn)一步的，步驟4和7中，離子注入能量為40KeV?80KeV。
[0033] 更進(jìn)一步的，步驟4和7中，離子注入劑量為1. 0E12cnT2?2. 2E16cnT2,步驟7的 注入劑量大于或等于步驟4的注入劑量。
[0034] 更進(jìn)一步的，步驟5和8中，磷和硼擴(kuò)散時(shí)的擴(kuò)散爐溫度為1100?1250°C。
[0035] 3?有益效果
[0036] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0037] (1)本發(fā)明利用二次注入及擴(kuò)散工藝，使得器件的擊穿電壓由兩次注入及擴(kuò)散所 形成的P/N結(jié)決定，且與外延材料的性能無(wú)直接關(guān)聯(lián)，可以有效地提高器件的擊穿電壓精 度，降低因襯底及外延材料性能差異所引起的器件性能差異；
[0038] (2)因本發(fā)明所制備器件的擊穿電壓由兩次注入的劑量及擴(kuò)散條件決定，在不改 變外延特性的情況下，可以通過(guò)調(diào)整兩次注入劑量或擴(kuò)散條件以達(dá)到調(diào)制擊穿電壓的目 的，從而使本發(fā)明可以在利用單一外延材料的情況下，實(shí)現(xiàn)多電壓等級(jí)穩(wěn)壓器件的制作，提 高了生產(chǎn)效率，例如對(duì)于6. 2V至40V器件可以使用同一電阻率的外延晶圓，且降低了成 本；
[0039] (3)本發(fā)明所制備器件中存在兩個(gè)P/N結(jié)區(qū)域：1)在中間區(qū)域及材料內(nèi)部，由兩次 注入及擴(kuò)散所形成的深層P/N結(jié)；2)在外圍區(qū)域及材料表面，由第二次注入及擴(kuò)散與外延 材料形成的P/N結(jié)。中間區(qū)域及材料內(nèi)部區(qū)域的深層P/N結(jié)本征擊穿電壓遠(yuǎn)小于外圍區(qū)域 的本征結(jié)擊穿電壓，器件工作時(shí)，在較小電壓下，中間區(qū)域P/N結(jié)雪崩擊穿，同時(shí)外圍區(qū)域 P/N結(jié)處于遠(yuǎn)小于其擊穿電壓的反向偏壓區(qū)，只提供極小的反向漏電，器件的擊穿電壓由中 間區(qū)域均勻的電場(chǎng)分布決定，避免了單結(jié)器件結(jié)邊緣電場(chǎng)的預(yù)擊穿現(xiàn)象，從而為器件提供 了穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)電阻性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的芯片的截面示意圖；
[0041] 圖2為傳統(tǒng)單結(jié)型穩(wěn)壓齊納二極管的截面示意圖。
[0042] 圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明：
[0043] 1、襯底層；2、外延層；3、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)；4、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)；5、鈍化層；6、正面 金屬層；7、背面金屬層。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 如圖1所示，一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層6和背面金 屬層7,芯片包括襯底層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4和鈍化層5,芯片 為穩(wěn)壓二極管芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面 摻雜擴(kuò)散區(qū)4和鈍化層5,鈍化層5為二氧化硅鈍化層。
[0047] 襯底層1為N+型襯底層，外延層2為N-型外延層，外延層2厚度為30iim，對(duì)應(yīng)的 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3和表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4分別為N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、P+型表面摻雜擴(kuò)散 區(qū)4。
[0048] 在此時(shí)，由于各個(gè)層之間的PN結(jié)關(guān)系，芯片為頂部作為陽(yáng)極的芯片。
[0049] 如圖2所示，圖中為傳統(tǒng)的穩(wěn)壓二極管芯片的截面圖，芯片中只包含了一個(gè)P+型 摻雜區(qū)，為單結(jié)結(jié)構(gòu)。對(duì)比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明，中間區(qū)域及材料內(nèi)部區(qū)域的深層P/N結(jié)，即 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3的本征擊穿電壓遠(yuǎn)小于外圍區(qū)域的本征結(jié)擊穿電壓，器件工作時(shí)，在較 小電壓下，中間區(qū)域P/N結(jié)雪崩擊穿，同時(shí)外圍區(qū)域P/N結(jié)即表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4處于遠(yuǎn)小于 其擊穿電壓的反向偏壓區(qū)，只提供極小的反向漏電，器件的擊穿電壓由中間區(qū)域均勻的電 場(chǎng)分布決定，避免了單結(jié)器件結(jié)邊緣電場(chǎng)的預(yù)擊穿現(xiàn)象，從而為器件提供了穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)電 阻性能。
[0050] 根據(jù)上述一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片的生產(chǎn)工藝，其步驟如下：
[0051] 1)清洗：對(duì)硅片進(jìn)行批號(hào)編制，打標(biāo)號(hào)，后用去離子水沖洗硅片表面，去除打標(biāo)號(hào) 時(shí)在硅片表面落下的灰塵，然后將硅片放入烘箱中烘干；
[0052] 2)初始場(chǎng)氧化：將烘干后的硅片送入900?1KKTC的氧化爐中，生長(zhǎng)一層氧化 層；
[0053] 3)第一次光刻：將步驟2氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下光刻 圖形，區(qū)域?yàn)樯顚訐诫s擴(kuò)散區(qū)3,并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；SPM溶液 為硫酸雙氧水混合液，為標(biāo)準(zhǔn)配置的清洗溶液；
[0054] 4)深層摻雜：用磷離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜，磷離子注入能量為50KeV，離 子注入劑量為1. 〇E15cm_2;
[0055] 5)深層擴(kuò)散：將摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度為 1100?1250°C，形成N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3;
[0056] 6)第二次光刻：將步驟5中獲得的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化等工序，留下 光刻圖形，區(qū)域?yàn)楸砻鎿诫s擴(kuò)散區(qū)，并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0057] 7)表面摻雜：用硼離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜；
[0058] 8)表面擴(kuò)散：將步驟7摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行硼擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度 為1100?1250°C，使用硼離子進(jìn)行表面摻雜和擴(kuò)散形成P+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)，離子注入能 量為40KeV，離子注入劑量為1. 2E16cm_2 ;
[0059] 9)第二次場(chǎng)氧化：將步驟8獲得的硅片送入900?1100°C的氧化爐，生長(zhǎng)一層氧 化層；
[0060] 10)第三次光刻：接觸孔光刻，將步驟9氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕 工序，留下光刻圖形，圖形為鈍化層5形狀，后將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去 除；
[0061] 11)清洗：將步驟10獲得的硅片浸入B-clean溶液中，所述B-clean溶液依次包 含SPM溶液，即硫酸雙氧水混合液，用于清洗硅片表面的光阻、有機(jī)物；包含DHF溶液，為氫 氟酸和雙氧水混合溶液，為標(biāo)準(zhǔn)溶液，用于清洗硅片表面的自然氧化層；包含SCI溶液，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%，用于清洗硅片表面的顆粒雜質(zhì)；包含SC2溶液，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%; 用于清洗硅片表面的金屬離子，上述經(jīng)過(guò)每一步溶液后都需用去離子水沖洗硅片上的殘留 液，最后將娃片放入供箱供干；
[0062] 12)正面金屬化：將步驟11獲得的硅片進(jìn)行表面蒸發(fā)，表面蒸發(fā)一層鈦金屬300A ，然后蒸發(fā)一層鋁金屬50I<A,形成正面金屬層6;
[0063] 13)第四次光刻：金屬光刻，將金屬化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序， 留下光刻圖形，圖形為正面金屬層6形狀，將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0064] 14)背面減?。簩⒉襟E13獲得的硅片進(jìn)行背部打磨掉，片厚保留在210um;
[0065] 15)清洗：將步驟14獲得的硅片浸入酒精與氟化氫的混合溶液中，酒精濃度為 99. 7%,氟化氫溶液質(zhì)量濃度為40%,比例為體積比酒精：氟化氫=1:2。然后對(duì)娃片進(jìn)行 二次蒸餾水清洗，使用晶片甩干機(jī)將硅片甩干；
[0066] 16)背面金屬化：將步驟15獲得的硅片進(jìn)行背面蒸發(fā)，背面蒸發(fā)一層鈦金屬1200A ，然后蒸發(fā)一層鎳金屬1800A，最后蒸發(fā)一層銀金屬10kA;形成背面金屬層7 ;
[0067] 17)芯片切割：用劃片機(jī)將步驟16獲得的硅片劃成單個(gè)芯片。
[0068] 而后可以對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試；也可以不進(jìn)行劃片，直接對(duì)整片進(jìn)行測(cè)試。
[0069] 芯片參數(shù)如下：
[0070]擊穿電壓=16V+/-5%
[0071]正向電壓（IF= 200mA)〈l. 0V
[0072]反向漏電流IR@12V〈50nA
[0073]動(dòng)態(tài)電阻ZZT@250iiA〈100ohms。
[0074] 芯片具有擊穿電壓和正向電壓差距大，，反向漏電流小，避免了單結(jié)器件結(jié)邊緣電 場(chǎng)的預(yù)擊穿現(xiàn)象，具有穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)電阻。
[0075] 實(shí)施例2
[0076] -種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層6和背面金屬層7、襯底 層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4和鈍化層5,所述的芯片為穩(wěn)壓二極管 芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4 和鈍化層5,鈍化層5為二氧化娃鈍化層。
[0077] 襯底層1為P+型襯底層，外延層2為P-型外延層，外延層2厚度為5iim，對(duì)應(yīng)的 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3和表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4分別為P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、N+型表面摻雜擴(kuò)散 區(qū)4。
[0078] 在此時(shí)，由于各個(gè)層之間的PN結(jié)關(guān)系，芯片為頂部陰極的芯片。
[0079] 根據(jù)上述一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片的生產(chǎn)工藝，其步驟如下：
[0080] 1)清洗：對(duì)硅片進(jìn)行批號(hào)編制，打標(biāo)號(hào)，后用去離子水沖洗硅片表面，去除打標(biāo)號(hào) 時(shí)在硅片表面落下的灰塵，然后將硅片放入烘箱中烘干；
[0081] 2)初始場(chǎng)氧化：將烘干后的硅片送入900?1KKTC的氧化爐中，生長(zhǎng)一層氧化 層；
[0082] 3)第一次光刻：將步驟2氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下光刻 圖形，區(qū)域?yàn)樯顚訐诫s擴(kuò)散區(qū)3,并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；SPM溶液 為硫酸雙氧水混合液，為標(biāo)準(zhǔn)配置的清洗溶液；
[0083] 4)深層摻雜：用硼離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜，硼離子注入能量為80KeV，離 子注入劑量為4. 0E15cm_2;
[0084] 5)深層擴(kuò)散：將摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行硼擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度為 1100?1250°C，形成P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3;
[0085] 6)第二次光刻：將步驟5中獲得的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化等工序，留下 光刻圖形，區(qū)域?yàn)楸砻鎿诫s擴(kuò)散區(qū)4,并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0086] 7)表面摻雜：用磷離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜；
[0087] 8)表面擴(kuò)散：將步驟7摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度 為1100?1250°C，使用磷離子進(jìn)行表面摻雜和擴(kuò)散形成N+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4,離子注入 能量為80KeV，離子注入劑量為1. 2E16cm_2;
[0088] 9)第二次場(chǎng)氧化：將步驟8獲得的硅片送入900?1100°C的氧化爐，生長(zhǎng)一層氧 化層；
[0089] 10)第三次光刻：接觸孔光刻，將步驟9氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕 工序，留下光刻圖形，圖形為鈍化層5形狀，后將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去 除；
[0090] 11)清洗：將步驟10獲得的硅片浸入B-clean溶液中，所述B-clean溶液依次包 含SPM溶液、DHF溶液、SCI溶液、SC2溶液，上述經(jīng)過(guò)每一步溶液后都需用去離子水沖洗硅 片上的殘留液，最后將娃片放入供箱供干；
[0091] 12)正面金屬化：將步驟11獲得的硅片進(jìn)行表面蒸發(fā)，表面蒸發(fā)一層鈦金屬300A ，然后蒸發(fā)一層錯(cuò)金屬50kA，形成正面金屬層6;
[0092] 13)第四次光刻：金屬光刻，將金屬化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序， 留下光刻圖形，圖形為正面金屬層6形狀，將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0093] 14)背面減?。簩⒉襟E13獲得的硅片進(jìn)行背部打磨掉，片厚保留在200um;
[0094] 15)清洗：將步驟14獲得的硅片浸入酒精與氟化氫的混合溶液中，然后對(duì)硅片進(jìn) 行二次蒸餾水清洗，使用晶片甩干機(jī)將硅片甩干；
[0095] 16)背面金屬化：將步驟15獲得的硅片進(jìn)行背面蒸發(fā)，背面蒸發(fā)一層鈦金屬1200A ，然后蒸發(fā)一層鎳金屬1800A，最后蒸發(fā)一層銀金屬10kA;形成背面金屬層7 ;
[0096] 17)芯片切割：用劃片機(jī)將步驟16獲得的硅片劃成單個(gè)芯片。
[0097] 而后可以對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試；也可以不進(jìn)行劃片，直接對(duì)整片進(jìn)行測(cè)試。
[0098]芯片參數(shù)：
[0099] 擊穿電壓=9. 1V+/-5%
[0100] 正向電壓（IF=200mA)〈l. 0V
[0101] 反向漏電流IR07. 0V〈1.OilA
[0102] 動(dòng)態(tài)電阻ZZT@250iiA〈500ohms。
[0103] 實(shí)施例3
[0104] 一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層6和背面金屬層7、襯底 層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4和鈍化層5,所述的芯片為穩(wěn)壓二極管 芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層1、外延層2、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4 和鈍化層5,鈍化層5為二氧化娃鈍化層。
[0105] 襯底層1為P+型襯底層，外延層2為P-型外延層，外延層2厚度為10ym，對(duì)應(yīng)的 深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3和表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4分別為P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)3、N+型表面摻雜擴(kuò)散 區(qū)4。
[0106] 在此時(shí)，由于各個(gè)層之間的PN結(jié)關(guān)系，芯片為頂部陰極的芯片。
[0107] 根據(jù)上述一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片的生產(chǎn)工藝，其步驟如下：
[0108] 1)清洗：對(duì)硅片進(jìn)行批號(hào)編制，打標(biāo)號(hào)，后用去離子水沖洗硅片表面，去除打標(biāo)號(hào) 時(shí)在硅片表面落下的灰塵，然后將硅片放入烘箱中烘干；
[0109] 2)初始場(chǎng)氧化：將烘干后的硅片送入900?1KKTC的氧化爐中，生長(zhǎng)一層氧化 層；
[0110] 3)第一次光刻：將步驟2氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下光刻 圖形，區(qū)域?yàn)樯顚訐诫s擴(kuò)散區(qū)3,并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；SPM溶液 為硫酸雙氧水混合液，為標(biāo)準(zhǔn)配置的清洗溶液；
[0111] 4)深層摻雜：用硼離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜，硼離子注入能量為40KeV，離 子注入劑量為1. 〇E12cnT2;
[0112] 5)深層擴(kuò)散：將摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行硼擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度為 1100?1250°C，形成P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)；
[0113] 6)第二次光刻：將步驟5中獲得的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化等工序，留下 光刻圖形，區(qū)域?yàn)楸砻鎿诫s擴(kuò)散區(qū)4,并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0114] 7)表面摻雜：用磷離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜；
[0115] 8)表面擴(kuò)散：將步驟7摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷擴(kuò)散推進(jìn)，擴(kuò)散爐溫度 為1100?1250°C，使用磷離子進(jìn)行表面摻雜和擴(kuò)散形成N+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)4,離子注入 能量為80KeV，離子注入劑量為2. 2E16cm_2 ;
[0116] 9)第二次場(chǎng)氧化：將步驟8獲得的硅片送入900?1100°C的氧化爐，生長(zhǎng)一層氧 化層；
[0117] 10)第三次光刻：接觸孔光刻，將步驟9氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕 工序，留下光刻圖形，圖形為鈍化層5形狀，后將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去 除；
[0118] 11)清洗：將步驟10獲得的硅片浸入B-clean溶液中，所述B-clean溶液依次包 含SPM溶液、DHF溶液、SCI溶液、SC2溶液，上述經(jīng)過(guò)每一步溶液后都需用去離子水沖洗硅 片上的殘留液，最后將娃片放入供箱供干；
[0119] 12)正面金屬化：將步驟11獲得的硅片進(jìn)行表面蒸發(fā)，表面蒸發(fā)一層鈦金屬300A ，然后蒸發(fā)一層錯(cuò)金屬50kA，形成正面金屬層6 ;
[0120] 13)第四次光刻：金屬光刻，將金屬化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序， 留下光刻圖形，圖形為正面金屬層6形狀，將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除；
[0121] 14)背面減?。簩⒉襟E13獲得的硅片進(jìn)行背部打磨掉，片厚保留在230um;
[0122] 15)清洗：將步驟14獲得的硅片浸入酒精與氟化氫的混合溶液中，然后對(duì)硅片進(jìn) 行二次蒸餾水清洗，使用晶片甩干機(jī)將硅片甩干；
[0123] 16)背面金屬化：將步驟15獲得的硅片進(jìn)行背面蒸發(fā)，背面蒸發(fā)一層鈦金屬1200人 ，然后蒸發(fā)一層鎳金厲1800A，最后蒸發(fā)一層銀金屬|(zhì)〇|<A;形成背面金屬層7 ;
[0124] 17)芯片切割：用劃片機(jī)將步驟16獲得的硅片劃成單個(gè)芯片。
[0125] 而后可以對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試；也可以不進(jìn)行劃片，直接對(duì)整片進(jìn)行測(cè)試。
[0126] 芯片參數(shù)：
[0127]擊穿電壓=12V+/-5%
[0128]正向電壓（IF= 200mA)〈l. 0V
[0129]反向漏電流IR@9. 0V〈1.OilA
[0130]動(dòng)態(tài)電阻ZZT@250iiA〈550ohms。
[0131] 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(zhuān)利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，包括芯片、正面金屬層（6)和背面金屬層（7)，其 特征在于：所述的芯片包括襯底層（1)、外延層（2)、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū) (4)和鈍化層（5)，所述的芯片為穩(wěn)壓二極管芯片；芯片截層從下向上依次為襯底層（1)、外 延層（2)、深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)、表面摻雜擴(kuò)散區(qū)（4)和鈍化層（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，其特征在于：所述的襯底 層（1)為N+型襯底層，所述的外延層（2)為N-型外延層，對(duì)應(yīng)的深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)和表 面摻雜擴(kuò)散區(qū)（4)分別為N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)、P+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)（4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，其特征在于：所述的襯底 層（1)為P+型襯底層，所述的外延層（2)為P-型外延層，對(duì)應(yīng)的深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)和表 面摻雜擴(kuò)散區(qū)（4)分別為P+深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)、N+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)（4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，其特征在于：所 述的外延層（2)厚度為5iim-30iim。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片，其特征在于：所述的 鈍化層（5)為二氧化硅鈍化層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下： 1) 清洗：對(duì)硅片進(jìn)行批號(hào)編制，打標(biāo)號(hào)，后用去離子水沖洗硅片表面或者用機(jī)器在硅 片表面刷水，去除打標(biāo)號(hào)時(shí)在娃片表面落下的灰塵，然后將娃片放入烘箱中烘干； 2) 初始場(chǎng)氧化：將烘干后的硅片送入900?IKKTC的氧化爐中，生長(zhǎng)一層氧化層； 3) 第一次光刻：將步驟2氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下光刻圖 形，并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除； 4) 深層摻雜：用磷或硼離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜； 5) 深層擴(kuò)散：將摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行磷或硼擴(kuò)散推進(jìn)，磷或硼選擇與步驟 4中離子相同，形成深層摻雜擴(kuò)散區(qū)（3)，使用磷離子進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成N+型深層摻 雜擴(kuò)散區(qū)，使用硼離子進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成P+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)； 6) 第二次光刻：將步驟5中獲得的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化等工序，留下光刻 圖形，并將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除； 7) 表面摻雜：用硼或磷離子注入到硅片表面，進(jìn)行摻雜，磷或硼選擇與步驟4中離子不 同，步驟4中使用磷離子注入，則此步驟選用硼離子注入，步驟4中使用硼離子注入，則此步 驟選用磷離子注入； 8) 表面擴(kuò)散：將步驟7摻雜后的硅片放到擴(kuò)散爐中進(jìn)行硼或磷擴(kuò)散推進(jìn)，磷或硼選擇 與步驟7中離子相同，使用硼離子進(jìn)行表面摻雜和擴(kuò)散形成P+型表面摻雜擴(kuò)散區(qū)，磷離子 進(jìn)行深層摻雜和擴(kuò)散形成N+型深層摻雜擴(kuò)散區(qū)； 9) 第二次場(chǎng)氧化：將步驟8獲得的硅片送入900?IKKTC的氧化爐，生長(zhǎng)一層氧化層； 10) 第三次光刻：接觸孔光刻，將步驟9氧化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序， 留下光刻圖形，圖形為鈍化層（5)形狀，后將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除； 11) 清洗：將步驟10獲得的硅片浸入B-clean溶液中，所述B-clean溶液依次包含SPM 溶液、DHF溶液、SCl溶液、SC2溶液，上述經(jīng)過(guò)每一步溶液后都用去離子水沖洗硅片上的殘 留液，進(jìn)行下一種溶液，最后將硅片放入烘箱烘干； 12) 正面金屬化：將步驟11獲得的硅片進(jìn)行表面蒸發(fā)，表面蒸發(fā)一層鈦金屬300A,然 后蒸發(fā)一層錯(cuò)金屬50kA，形成正面金屬層（6); 13) 第四次光刻：金屬光刻，將金屬化后的硅片經(jīng)過(guò)涂膠、曝光、顯影、刻蝕工序，留下 光刻圖形，圖形為正面金屬層（6)形狀，將硅片浸入到SPM溶液中10分鐘，光刻膠去除； 14) 背面減?。簩⒉襟E13獲得的硅片進(jìn)行背部打磨掉，片厚保留在200?230um ; 15) 清洗：將步驟14獲得的硅片浸入酒精與氟化氫的混合溶液中，然后對(duì)硅片進(jìn)行二 次蒸餾水清洗，使用晶片甩干機(jī)將硅片甩干； 16) 背面金屬化：將步驟15獲得的硅片進(jìn)行背面蒸發(fā)，背面蒸發(fā)一層鈦金屬1200A，然 后蒸發(fā)一層鎳金屬1800A，最后蒸發(fā)一層銀金屬I(mǎi)OkA;形成背面金屬層（7); 17) 芯片切割：用劃片機(jī)將步驟16獲得的硅片劃成單個(gè)芯片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于：步 驟4和7中，離子注入能量為40KeV?80KeV。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于：步 驟4和7中，離子注入劑量為I. 0E12cnT2?2. 2E16cnT2，步驟7的注入劑量大于或等于步驟 4的注入劑量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的一種平面雙結(jié)型穩(wěn)壓二極管芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于：步驟5和8中，磷和硼擴(kuò)散時(shí)的擴(kuò)散爐溫度為1100?1250°C。
【文檔編號(hào)】H01L21/265GK104362182SQ201410665403
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】朱軍, 單慧, 劉韻吉, 楊敏紅, 劉誠(chéng) 申請(qǐng)人:桑德斯微電子器件（南京）有限公司