雙向放電管芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體放電管芯片的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種電壓更集中的 低功耗雙向放電管芯片。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體放電管廣泛應(yīng)用于通訊交換設(shè)備中的程控交換機(jī)、電話(huà)機(jī)、傳真機(jī)、配線(xiàn) 架、通訊接口、通訊發(fā)射設(shè)備等一切需要防雷保護(hù)的領(lǐng)域，以保護(hù)其內(nèi)部的1C免受瞬間過(guò)電 壓的沖擊和破壞。目前行業(yè)內(nèi)多采用平面工藝制作半導(dǎo)體放電管，存在著一些技術(shù)上的缺 陷：1)成本較高，工藝復(fù)雜;2)開(kāi)關(guān)損耗大，響應(yīng)速度慢;3)PN結(jié)在表面形成，采用硅介質(zhì)膜 保護(hù)，容易受損傷，電壓在表面擊穿;4)雙向放電管對(duì)稱(chēng)性較差，在電路使用中會(huì)產(chǎn)生一端 不良。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型目的在于提供一種開(kāi)啟電壓低，響應(yīng)速度快； 擊穿電壓更集中的雙向放電管芯片。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種雙向放電管芯片，所述雙向放電管芯 片的結(jié)構(gòu)為N+-P+-r-N-P ++-P+型;所述雙向放電管芯片的平面結(jié)構(gòu)依次為擴(kuò)散N+區(qū)、擴(kuò)散P+ 區(qū)、注入『區(qū)、擴(kuò)散P++區(qū)、金屬區(qū)、氧化隔離區(qū)、鈍化玻璃層及芯片劃道區(qū)；所述雙向放電管 芯片的剖面截層結(jié)構(gòu)依次為所述擴(kuò)散N+區(qū)、所述擴(kuò)散P+區(qū)、所述注入ΓΓ區(qū)、襯底N區(qū)、所述擴(kuò) 散P++區(qū)、所述金屬區(qū)、所述氧化隔離區(qū)、所述鈍化玻璃層及所述芯片劃道區(qū)。
[0005] -種雙向放電管芯片的制造方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1，對(duì)娃片表面進(jìn)行清洗；
[0007] 步驟2，硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的厚 度為1.5微米~2.5微米；
[0008] 步驟3,通過(guò)光刻和顯影在氧化后的硅片的雙面制作出ΓΓ區(qū)圖形；
[0009] 步驟4,采用氟化銨腐蝕液刻蝕出ΓΓ區(qū)；
[0010] 步驟5,在硅片表面生長(zhǎng)出犧牲氧化層；
[0011 ]步驟6，在光刻出的r區(qū)注入磷離子并推進(jìn)形成深r區(qū)；
[0012] 步驟7,用氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗，去除表面氧化層；
[0013] 步驟8，硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的厚 度為1.2微米~2.0微米；
[0014] 步驟9,在ΓΓ區(qū)的相鄰雙面區(qū)域通過(guò)光刻和顯影制作出P++區(qū)；
[0015] 步驟10,把光刻出P++區(qū)的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，再進(jìn)行預(yù)沉積；
[0016] 步驟11，預(yù)沉積后的硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行深結(jié)推進(jìn)擴(kuò)散形成深的P++區(qū)；
[0017] 步驟12,用氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗，去除硅片表面的氧化層；
[0018] 步驟13,把清洗后的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，在擴(kuò)散爐中進(jìn)行預(yù)沉積；
[0019] 步驟14,預(yù)沉積后的硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行推進(jìn)擴(kuò)散形成P+區(qū)；
[0020] 步驟15，硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的 厚度為1.5微米~2.5微米；
[0021] 步驟16,在『區(qū)域內(nèi)制作出N+區(qū)；
[0022]步驟17,把光刻出N+區(qū)的硅片放入擴(kuò)散爐中并通入三氯氧磷進(jìn)行預(yù)沉積；
[0023]步驟18,磷沉積的硅片在擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散，形成N+區(qū)；
[0024]步驟19，硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的 厚度為0.7微米~1微米；
[0025]步驟20,通過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化層工序，形成臺(tái)面溝槽圖形；
[0026] 步驟21，腐蝕臺(tái)面溝槽并用去離子水沖凈；
[0027] 步驟22，把硅片放在電泳液中進(jìn)行玻璃電泳；
[0028] 步驟23，把電泳后的硅片在800 °C~820 °C燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；
[0029]步驟24,把燒結(jié)后的硅片進(jìn)行涂膠、光刻、顯影、去氧化層和玻璃，形成金屬區(qū)和劃 片道；
[0030] 步驟25，對(duì)硅片進(jìn)行鍍鎳、鍍金、干燥；
[0031] 步驟26,用激光切割機(jī)把鍍金后的硅片從劃片道處劃成單個(gè)芯片。
[0032] 優(yōu)選的，所述步驟6中，在光刻出的ΓΓ區(qū)通過(guò)離子注入方法注入5X1015kev~8X 1015kev的磷離子，并采用1250°C~1280°C的溫度推進(jìn)50小時(shí)~60小時(shí)，形成深『區(qū)。
[0033]優(yōu)選的，所述步驟10中，把光刻出P++區(qū)的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，硅 片與氮化硼片交叉擺放，在1150Γ~1200°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行預(yù)沉積。
[0034]優(yōu)選的，所述步驟11中，預(yù)沉積后的硅片在1250Γ~1260°C擴(kuò)散爐中進(jìn)行深結(jié)推 進(jìn)擴(kuò)散20小時(shí)~30小時(shí)，形成深的P++區(qū)。
[0035]優(yōu)選的，所述步驟13中，把清洗后的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，硅片與氮 化硼片交叉擺放，在1150Γ~1200°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行預(yù)沉積。
[0036]優(yōu)選的，所述步驟14中，預(yù)沉積后的硅片在1250Γ~1260°C擴(kuò)散爐中進(jìn)行推進(jìn)擴(kuò) 散8小時(shí)~12小時(shí)，形成P+區(qū)；
[0037]優(yōu)選的，所述步驟17中，把光刻出多個(gè)N+區(qū)的硅片放入1100 °C~1200°C的擴(kuò)散爐 中通入三氯氧磷進(jìn)行預(yù)沉積。
[0038]優(yōu)選的，所述步驟18中，磷沉積的硅片在1150°C~1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散4小 時(shí)~8小時(shí)，形成N+區(qū)。
[0039] 優(yōu)選的，所述步驟21中，使用硝酸、氫氟酸、冰乙酸按照5 : 3.3 :1的比例配制成混 酸，腐蝕臺(tái)面溝槽，溝槽深度超過(guò)P+層深度的1.2倍~1.5倍，混酸溫度為0°C~5°C，并用去 離子水沖凈。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型雙向放電管芯片具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0041] 1、采用固態(tài)擴(kuò)散源(氮化硼片）的深結(jié)擴(kuò)散形成P++結(jié)，使結(jié)深平坦性、均一性好，抗 浪涌更力強(qiáng)；同時(shí)能夠降低基區(qū)的寬度，使開(kāi)啟電壓降低，響應(yīng)速度快，功耗小;P++結(jié)還可以 降低體電阻，加大放電管的承載功率；
[0042] 2、磷離子注入前形成一層犧牲氧化層的方法，可以起到吸附雜質(zhì)的作用，使磷離 子分布均勻，減少漏電流；
[0043] 3、采用磷離子注入的方法形成深ΓΓ結(jié)，劑量可控，濃度均勻，可以使擊穿電壓更集 中，同時(shí)電壓在體內(nèi)擊穿，不在臺(tái)面表面擊穿，使臺(tái)面的耐流性好，抗浪涌能力提高；
[0044] 4、臺(tái)面采用雙面玻璃粉電泳形成鈍化保護(hù)層，具有良好的對(duì)稱(chēng)性，增強(qiáng)了雙向放 電管的抗機(jī)械損傷能力，提高了放電管的可靠性；
[0045] 5、采用劃片道設(shè)計(jì)使用激光切割芯片，減小了芯片的損傷，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】

[0046] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特 征.目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。
[0047] 圖1為本實(shí)用新型雙向放電管芯片結(jié)構(gòu)平面圖；
[0048] 圖2為本實(shí)用新型雙向放電管芯片結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0049] 圖3為本實(shí)用新型雙向放電管芯片的制造方法工藝流程圖。
[0050] 圖中：
[0051] 1-擴(kuò)散Ν+區(qū) 2-擴(kuò)散Ρ+區(qū) 3-注入Ν 一區(qū)
[0052] 4-襯底Ν區(qū) 5-擴(kuò)散Ρ++區(qū) 6-金屬區(qū)
[0053] 7-氧化隔離區(qū) 8-鈍化玻璃層 9-芯片劃道區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。 這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0055] 如圖1~圖3所示，本實(shí)用新型提供一種雙向放電管芯片的制造方法的具體步驟如 下：
[0056] 1)氧化前清洗:通過(guò)電子清洗劑SCI(氨水+雙氧水)和SC2(鹽酸+雙氧水）、去離子 水超聲清洗等工序，對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)處理，得到干凈的原始硅片；
[0057] 2)氧化:將清洗干凈的硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜， 氧化層掩膜厚1.5微米~2.5微米；
[0058] 3)光刻ΓΓ:將氧化后的硅片雙面通過(guò)光刻、顯影法制作出正反面不對(duì)稱(chēng)的ΓΓ區(qū)圖 形；
[0059] 4)去『區(qū)氧化層:采用氟化銨腐蝕液刻蝕出『區(qū)；
[0060] 5)長(zhǎng)犧牲氧化層:在硅片表面生長(zhǎng)出一層薄的犧牲氧化層；
[0061] 6)注入磷:在光刻出的ΓΓ區(qū)通過(guò)離子注入方法注入5X 1015kev~8X 1015kev的磷離 子，并采用溫度為1250°C~1280°C進(jìn)行推進(jìn)50小時(shí)~60小時(shí)，形成深N-區(qū)；
[0062] 7)推進(jìn)后處理:用氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗，去除表面氧化層；
[0063] 8)氧化:將清洗干凈的硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜， 氧化層掩膜的厚度為1.2微米~2.0微米；
[0064] 9)光刻P++區(qū)：在N_區(qū)的相鄰雙面區(qū)域通過(guò)光刻、顯影制作出P++區(qū)；
[0065] 10)硼源預(yù)沉積:把光刻出P++區(qū)的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，硅片與氮化 硼片交叉擺放，在1150°C~1200°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行預(yù)沉積；
[0066] 11)硼源推進(jìn):預(yù)沉積后的硅片在1250Γ~1260Γ擴(kuò)散爐中進(jìn)行深結(jié)推進(jìn)擴(kuò)散20 小時(shí)~30小時(shí)，形成深的P++區(qū)；
[0067] 12)推進(jìn)后處理:用氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗，去除表面氧化層；
[0068] 13)硼源預(yù)沉積:把清洗后的硅片放到設(shè)有氮化硼片的石英舟上，硅片與氮化硼片 交叉擺放，在1150 °C~1200 °C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行預(yù)沉積；
[0069] 14)硼源推進(jìn):預(yù)沉積后的硅片在1250Γ~1260Γ擴(kuò)散爐中進(jìn)行推進(jìn)擴(kuò)散8小時(shí)~ 12小時(shí)，形成P+區(qū)；
[0070] 15)氧化:硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的 厚度為1.5微米~2.5微米；
[0071] 16)光刻N(yùn)+區(qū)：在ΓΓ區(qū)域內(nèi)通過(guò)光刻、顯影制作出高濃度、多個(gè)不連通N+區(qū)；
[0072] 17)磷源預(yù)沉積:把光刻出多個(gè)N+區(qū)的硅片放入1100 °C~1200 °C的擴(kuò)散爐中通入 三氯氧磷進(jìn)行預(yù)沉積；
[0073] 18)磷擴(kuò)散:磷沉積的硅片在1150°C~1250°C的擴(kuò)散爐中進(jìn)行擴(kuò)散4小時(shí)~8小時(shí)， 形成N+區(qū)；
[0074] 19)氧化:硅片在1100 °C~1200 °C的氧化爐中雙面生長(zhǎng)氧化層掩膜，氧化層掩膜的 厚度為0.7微米~1微米；
[0075] 20)光刻臺(tái)面溝槽:通過(guò)涂膠、曝光、顯影、去氧化層工序，形成臺(tái)面溝槽圖形；
[0076] 21)臺(tái)面溝槽腐蝕:使用硝酸、氫氟酸、冰乙酸按照5: 3.3:1的比例配制成混酸，腐 蝕臺(tái)面溝槽，溝槽深度超過(guò)P+層深度的1.2倍~1.5倍，混酸溫度為0°C~5°C，并用去離子水 沖凈；
[0077] 22)電泳玻璃:配置電泳液，把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺(tái)面溝槽深度需 沉積的玻璃重量設(shè)置時(shí)間（優(yōu)選為50秒~200秒），進(jìn)行玻璃電泳；
[0078] 23)燒結(jié):把電泳后的硅片在800 °C~820 °C燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)；
[0079] 24)光刻金屬區(qū)和劃片道:把燒結(jié)后的硅片進(jìn)行涂膠、光刻、顯影、去氧化層和玻 璃，形成金屬區(qū)和劃片道；
[0080] 25)鍍鎳、鍍金:將去氧化層及劃片道玻璃后的硅片在金屬電鍍槽中進(jìn)行鍍鎳、鍍 金、干燥；
[0081] 26)芯片切割:用激光切割機(jī)把鍍金后的硅片從臺(tái)面溝槽處劃片道劃成單個(gè)芯片。 [0082]如圖1、圖2所示，雙向放電管芯片結(jié)構(gòu)為N+-P+-N--N-P++-P+型；平面截層結(jié)構(gòu)依次 為擴(kuò)散N+區(qū)1，擴(kuò)散P+區(qū)2，注入ΓΓ區(qū)3，擴(kuò)散P++區(qū)5，金屬區(qū)6，氧化隔離區(qū)7，鈍化玻璃層8，芯 片劃道區(qū)9;剖面截層結(jié)構(gòu)依次為擴(kuò)散N+區(qū)，1擴(kuò)散P+區(qū)2,注入ΓΓ區(qū)3,襯底N區(qū)4,擴(kuò)散P++區(qū)5， 金屬區(qū)6,氧化隔離區(qū)7,鈍化玻璃層8,芯片劃道區(qū)9。
[0083] 按此方法制作的電壓更集中的低功耗雙向放電管的參數(shù)，見(jiàn)表1:
[0084]

~以t對(duì)本實(shí)用新i的具體實(shí)施?進(jìn)行了描d。需要理解的是，本^用新型并不局^ 限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改， 這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特 征可以任意相互組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙向放電管芯片，其特征在于，所述雙向放電管芯片的結(jié)構(gòu)為Ν+-Ρ+-ΓΓ-Ν-Ρ++-Ρ+ 型； 所述雙向放電管芯片的平面結(jié)構(gòu)依次為擴(kuò)散N+區(qū)、擴(kuò)散P+區(qū)、注入ΓΓ區(qū)、擴(kuò)散P++區(qū)、金屬 區(qū)、氧化隔離區(qū)、鈍化玻璃層及芯片劃道區(qū)； 所述雙向放電管芯片的剖面截層結(jié)構(gòu)依次為所述擴(kuò)散N+區(qū)、所述擴(kuò)散P+區(qū)、所述注入ΓΓ 區(qū)、襯底N區(qū)、所述擴(kuò)散P++區(qū)、所述金屬區(qū)、所述氧化隔離區(qū)、所述鈍化玻璃層及所述芯片劃 道區(qū)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種雙向放電管芯片，雙向放電管芯片的結(jié)構(gòu)為N+-P+-N--N-P++-P+型；雙向放電管芯片的平面結(jié)構(gòu)依次為擴(kuò)散N+區(qū)、擴(kuò)散P+區(qū)、注入N-區(qū)、擴(kuò)散P++區(qū)、金屬區(qū)、氧化隔離區(qū)、鈍化玻璃層及芯片劃道區(qū)；雙向放電管芯片的剖面截層結(jié)構(gòu)依次為擴(kuò)散N+區(qū)、擴(kuò)散P+區(qū)、注入N-區(qū)、襯底N區(qū)、擴(kuò)散P++區(qū)、金屬區(qū)、氧化隔離區(qū)、鈍化玻璃層及芯片劃道區(qū)。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用固態(tài)擴(kuò)散源(氮化硼片)的深結(jié)擴(kuò)散形成P++結(jié)，使結(jié)深平坦性、均一性好，抗浪涌更力強(qiáng)；同時(shí)能夠降低基區(qū)的寬度，使開(kāi)啟電壓降低，響應(yīng)速度快，功耗小；P++結(jié)還可以降低體電阻，加大放電管的承載功率。
【IPC分類(lèi)】H01L21/225, H01L29/06, H01L29/74, H01L21/78, H01L21/332, H01L21/265
【公開(kāi)號(hào)】CN205385026
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620041983
【發(fā)明人】盛鋒
【申請(qǐng)人】上海瞬雷電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日