一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬或鎢作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)，然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型；本發(fā)明芯片成正斜角，降低了器件的表面電場，提高了芯片表面的穩(wěn)定性；在芯片腐蝕過程中最大限度的清潔了芯片表面，減少了界面電荷的影響，使器件具有良好的雪崩擊穿性能，提升產(chǎn)品的可靠性；由于鈍化層較厚，同時具有一定的含鉛量使產(chǎn)品能在輻照條件下穩(wěn)定工作。
【專利說明】
一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉二極管制作工藝，尤其涉及一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]半導(dǎo)體電壓調(diào)整二極管(穩(wěn)壓二極管)是一種工作在擊穿狀態(tài)的器件，本發(fā)明涉及一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管的制造方法，大大提升了器件的運(yùn)用領(lǐng)域，產(chǎn)品可使用于環(huán)境要求極其嚴(yán)酷的航空、航天領(lǐng)域中。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明提供的一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬或鎢作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)，然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:
[0006]a)通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的 P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層；
[0007]b)通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成截面為梯形臺面的管芯；
[0008]c)采用清洗劑對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕清洗14?16min，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗8?12min，再用酒精進(jìn)行超聲波清洗8?12min，然后脫水、烘干；
[0009]d)通過高溫?zé)Y(jié)將電極與金屬引線燒焊成一個整體的電極引線，再電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放到石墨模具中，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵和。
[0010]e)將燒焊后的二極管插入腐蝕盤中使用酸腐蝕液對其進(jìn)行腐蝕，腐蝕完成后使用離子水清洗；
[0011]f)將酸腐蝕后的二極管放入堿腐蝕液中腐蝕清洗3?5min，去除后用冷、熱去離子水交替沖洗10次；
[0012]g)成型后的二極管放入溫度為55?60°C的鈍化液中鈍化1?3min;
[0013]h)將酸腐蝕后的二極管裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆顆粒度在800目以上的玻璃粉漿，形成均勻的球體，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型2?3h。 [〇〇14] 所述清洗劑按質(zhì)量百分比是65 %?68 %的硝酸、彡40 %的氫氟酸、95 %?98 %的硫酸、彡99.5%的冰乙酸按體積比8:2:2:5的混合溶液。[〇〇15] 所述高溫?zé)Y(jié)的焊料為銅焊片，其高溫?zé)Y(jié)溫度為800?900°C。
[0016]所述管芯上的金屬薄膜為管芯鍵和的焊料，其熔焊鍵和的溫度為620?750°C。 [〇〇17]所述酸腐蝕液按質(zhì)量百分比是分析純的65%?68%的硝酸、多40%的氫氟酸、 95 %?98 %的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按體積比12:9:12:6的混合溶液。[〇〇18] 所述堿腐蝕液為3%?6%的氫氧化鉀溶液，堿腐蝕液溫度為90?95°C。[〇〇19]所述鈍化液按質(zhì)量百分比是彡30 %的雙氧水、彡85 %的雙氧水和離子水按2: 2: 5 混合的混合液。
[0020]所述玻璃粉中含有2%?10%的鉛，其膨脹系數(shù)與鉬、鎢電極相近。
[0021]所述低溫成型爐升溫速率10?15°C/min，升溫時間45?65min，最高燒結(jié)溫度660 °C，恒溫時間5?15min，降溫速率彡5°C/min。[〇〇22]本發(fā)明的有益效果在于:芯片分離采用正吹砂切割方式形成正斜角，大大降低了器件的表面電場，提高了芯片表面的穩(wěn)定性;在芯片腐蝕過程中采用酸腐蝕去除芯片臺面損傷層、腐蝕工藝去除粘附在芯片表面的重金屬離子、熱鈍化方式中和堿金屬離子并在芯片表面生長一層二氧化硅鈍化保護(hù)層的工藝，最大限度的清潔了芯片表面，減少了界面電荷的影響，使器件具有良好的雪崩擊穿性能，提升產(chǎn)品的可靠性;產(chǎn)品采用具有一定含鉛成分的玻璃粉經(jīng)高溫成型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的鈍化兼封裝作用，由于鈍化層較厚，同時具有一定的含鉛量使產(chǎn)品能在輻照條件下穩(wěn)定工作。產(chǎn)品組件中的鉬(鎢)電極與芯片和玻璃鈍化層的熱膨脹系數(shù)相當(dāng)，提升了產(chǎn)品的熱匹配性能，同時在產(chǎn)品玻璃粉的成型過程中采用低溫成型工藝，升溫、降溫速率較慢，能較好的釋放玻璃鈍化層中的應(yīng)力，器件能在-65?200 °C的溫度條件下工作，具有較高的可靠性。【具體實(shí)施方式】[〇〇23]下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0024] —種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬或鎢作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)，然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:[〇〇25] a)通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的 P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層；
[0026]b)通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成截面為梯形臺面的管芯；
[0027] c)采用清洗劑對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕清洗14?16min，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗8?12min，再用酒精進(jìn)行超聲波清洗8?12min，然后脫水、烘干；
[0028] d)通過高溫?zé)Y(jié)將電極與金屬引線燒焊成一個整體的電極引線，再電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放到石墨模具中，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵和。
[0029] e)將燒焊后的二極管插入腐蝕盤中使用酸腐蝕液對其進(jìn)行腐蝕，腐蝕完成后使用離子水清洗；
[0030] f)將酸腐蝕后的二極管放入堿腐蝕液中腐蝕清洗3?5min，去除后用冷、熱去離子水交替沖洗10次；
[0031]g)酸腐蝕后的二極管放入溫度為55?60°C的鈍化液中鈍化1?3min;
[0032]h)將鈍化后的二極管裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆顆粒度在 800目以上的玻璃粉漿，形成均勻的球體，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型2?3h。[〇〇33] 所述清洗劑按質(zhì)量百分比是65%?68%的硝酸、彡40%的氫氟酸、95%?98%的硫酸、彡99.5%的冰乙酸按體積比8:2:2:5的混合溶液。[〇〇34] 所述高溫?zé)Y(jié)的焊料為銅焊片，其高溫?zé)Y(jié)溫度為800?900°C。[〇〇35]所述管芯上的金屬薄膜為管芯鍵和的焊料，其熔焊鍵和的溫度為620?750°C。 [〇〇36]所述酸腐蝕液按質(zhì)量百分比是分析純的65%?68%的硝酸、多40%的氫氟酸、 95 %?98 %的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按體積比12:9:12:6的混合溶液。[〇〇37] 所述堿腐蝕液為3%?6%的氫氧化鉀溶液，堿腐蝕液溫度為90?95°C。[〇〇38]所述鈍化液按質(zhì)量百分比是彡30 %的雙氧水、彡85 %的雙氧水和離子水按2: 2: 5 混合的混合液。
[0039]所述玻璃粉中含有2%?10%的鉛，其膨脹系數(shù)與鉬、鎢電極相近。
[0040]所述低溫成型爐升溫速率10?15°C/min，升溫時間45?65min，最高燒結(jié)溫度660 °C，恒溫時間5?15min，降溫速率彡5°C/min。[0041 ] 實(shí)施例1
[0042] —種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)， 然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;步驟為:[〇〇43](1)制備管芯。通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層，再通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成為梯形臺面的管芯。
[0044](2)腐蝕清洗管芯。采用硝酸、氫氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕，硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的質(zhì)量百分濃度分別為:65、40 %、95%、99.5%混合酸中硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的體積配比為8:2:2:5，腐蝕時間為141^11，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗一次，時間l〇min，在用酒精進(jìn)行超聲波清洗一次，時間lOmin，然后脫水、烘干。通過上述混合酸的腐蝕清洗，能夠有效去除芯片臺面的機(jī)械損傷層和雜質(zhì)離子。
[0045](3)燒焊組裝。以銅焊片作為焊料，通過高溫?zé)Y(jié)方法將鉬或鎢電極與銅金屬引線或銅包鋼絲引線燒焊在一起形成整體的電極引線，高溫?zé)Y(jié)的溫度為800°C ;再將兩個電極引線與一個管芯配組裝入石墨模具中，石墨磨具上蓋板和下蓋板，配組時兩個電極引線的電極端面分別與管芯的P面和N面上的金屬薄膜緊密接觸，電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中，并在高溫下將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵合，鋁金屬薄膜對應(yīng)的熔焊鍵合溫度為640°C，提高熔焊鍵合的質(zhì)量。管芯上的金屬薄膜是實(shí)現(xiàn)電極引線與管芯鍵合的焊料，石墨磨具的上蓋板主要是提高產(chǎn)品組件燒焊后的同心度。
[0046](4)臺面酸腐蝕腐蝕。將燒焊組裝好的裸二極管插入專用的腐蝕盤中，并采用純度為分析純的硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸對其進(jìn)行腐蝕，配置混合酸時硝酸、氫氟酸、 冰乙酸、硫酸體積比為12:9:6:12:;并將腐蝕液冷藏至3°C，腐蝕次數(shù)三次，每次50秒鐘;所用硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸的質(zhì)量百分比濃度分別為:65 %，40 %，99.5 %，95 %，腐蝕完成后用大量去離子水進(jìn)行沖洗。上述混合酸的配比對芯片具有較好的腐蝕作用，使芯片臺面腐蝕光亮、同時又能盡量減少其對電極材料中銅引線及鉬電極的腐蝕。
[0047](5)臺面堿腐蝕。將酸腐蝕清洗后的產(chǎn)品放入濃度3%的氫氧化鉀溶液中，溶液溫度90°C，腐蝕時間3min，取出后用大量冷、熱去離子水沖洗，次數(shù)10次，堿腐蝕的目的是清除酸腐蝕后附著在芯片臺面的金屬及雜質(zhì)離子。成型更清潔的臺面。[〇〇48](6)鈍化處理，將堿腐蝕清洗后額產(chǎn)品進(jìn)行熱鈍化處理，其鈍化液配比為雙氧水、磷酸、去離子水按2: 2:5，鈍化液溫度在55 °C，鈍化次數(shù)兩次，時間lmin，所用雙氧水、磷酸純度為分析純，質(zhì)量百分比為30%、85%。熱鈍化的目的是在芯片表面濕法生長一層二氧化硅鈍化層，其中磷酸主要為緩沖溶液，提供酸根離子，雙氧水的作用是與硅反應(yīng)生成二氧化硅，實(shí)現(xiàn)硅表面鈍化保護(hù)。同時由于鈍化液是酸性液體，產(chǎn)品在堿腐蝕后加入酸性液體進(jìn)行鈍化也達(dá)到了一定的中和作用，使堿腐蝕后的產(chǎn)品組件更容易清洗干凈。
[0049](7)封裝成型。在腐蝕清洗后的管芯裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆玻璃粉漿，形成均勻的球體，其中鈍化玻璃粉為特殊玻璃粉，顆粒度在800目，玻璃粉含鉛量在2%，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型，成型時間2個小時，設(shè)備升溫速率10°C/ min，升溫時間45min，最高燒結(jié)溫度660°C，恒溫時間5min，降溫速率5°C/min。產(chǎn)品經(jīng)高溫成型后玻璃粉漿融凝實(shí)現(xiàn)的芯片臺面的鈍化兼封裝作用，芯片臺面區(qū)域的玻璃鈍化層厚度 lmm〇
[0050]實(shí)施例2:
[0051]—種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)， 然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:[〇〇52](1)制備管芯。通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層，再通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成為梯形臺面的管芯。[〇〇53](2)腐蝕清洗管芯。采用硝酸、氫氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕，硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的質(zhì)量百分濃度分別為:66 %、50 %、96 %、99.7%混合酸中硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的體積配比為8:2:2:5，腐蝕時間為151^11，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗一次，時間l〇min，在用酒精進(jìn)行超聲波清洗一次，時間lOmin，然后脫水、烘干。通過上述混合酸的腐蝕清洗，能夠有效去除芯片臺面的機(jī)械損傷層和雜質(zhì)離子。
[0054](3)燒焊組裝。以銅焊片作為焊料，通過高溫?zé)Y(jié)方法將鉬或鎢電極與銅金屬引線或銅包鋼絲引線燒焊在一起形成整體的電極引線，高溫?zé)Y(jié)的溫度為850°C;再將兩個電極引線與一個管芯配組裝入石墨模具中，石墨磨具上蓋板和下蓋板，配組時兩個電極引線的電極端面分別與管芯的P面和N面上的金屬薄膜緊密接觸，電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中，并在高溫下將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵合，鋁金屬薄膜對應(yīng)的熔焊鍵合溫度為650°C，提高熔焊鍵合的質(zhì)量。管芯上的金屬薄膜是實(shí)現(xiàn)電極引線與管芯鍵合的焊料，石墨磨具的上蓋板主要是提高產(chǎn)品組件燒焊后的同心度。
[0055](4)臺面酸腐蝕腐蝕。將燒焊組裝好的裸二極管插入專用的腐蝕盤中，并采用純度為分析純的硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸對其進(jìn)行腐蝕，配置混合酸時硝酸、氫氟酸、 冰乙酸、硫酸體積比為12:9:6:12:;并將腐蝕液冷藏至2°C，腐蝕次數(shù)三次，每次50秒鐘;所用硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸的質(zhì)量百分比濃度分別為:66 %、50 %、99.6 %、96 %，腐蝕完成后用大量去離子水進(jìn)行沖洗。上述混合酸的配比對芯片具有較好的腐蝕作用，使芯片臺面腐蝕光亮、同時又能盡量減少其對電極材料中銅引線及鉬電極的腐蝕。
[0056](5)臺面堿腐蝕。將酸腐蝕清洗后的產(chǎn)品放入濃度4%的氫氧化鉀溶液中，溶液溫度92°C，腐蝕時間4min，取出后用大量冷、熱去離子水沖洗，次數(shù)10次，堿腐蝕的目的是清除酸腐蝕后附著在芯片臺面的金屬及雜質(zhì)離子。成型更清潔的臺面。[〇〇57](6)鈍化處理，將堿腐蝕清洗后額產(chǎn)品進(jìn)行熱鈍化處理，其鈍化液配比為雙氧水、磷酸、去離子水按2: 2:5,鈍化液溫度在59°C之間，鈍化次數(shù)兩次，時間2min，所用雙氧水、磷酸純度為分析純，質(zhì)量百分比為50%、87%。熱鈍化的目的是在芯片表面濕法生長一層二氧化硅鈍化層，其中磷酸主要為緩沖溶液，提供酸根離子，雙氧水的作用是與硅反應(yīng)生成二氧化硅，實(shí)現(xiàn)硅表面鈍化保護(hù)。同時由于鈍化液是酸性液體，產(chǎn)品在堿腐蝕后加入酸性液體進(jìn)行鈍化也達(dá)到了一定的中和作用，使堿腐蝕后的產(chǎn)品組件更容易清洗干凈。
[0058](7)封裝成型。在腐蝕清洗后的管芯裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆玻璃粉漿，形成均勻的球體，其中鈍化玻璃粉為特殊玻璃粉，顆粒度在900目，玻璃粉含鉛量在5%，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型，成型時間2.3個小時，設(shè)備升溫速率12°C/ min，升溫時間50min，最高燒結(jié)溫度660°C，恒溫時間9min，將溫速率4°C/min。產(chǎn)品經(jīng)高溫成型后玻璃粉漿融凝實(shí)現(xiàn)的芯片臺面的鈍化兼封裝作用，芯片臺面區(qū)域的玻璃鈍化層厚度 1.2mm〇[〇〇59] 實(shí)施例3:
[0060]—種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鎢作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)， 然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:
[0061](1)制備管芯。通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層，再通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成為梯形臺面的管芯。
[0062](2)腐蝕清洗管芯。采用硝酸、氫氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕，硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的質(zhì)量百分濃度分別為:67%、55%、97%、99.7%混合酸中硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的體積配比為8:2:2:5，腐蝕時間為15.51^11，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗一次，時間lOmin，在用酒精進(jìn)行超聲波清洗一次，時間lOmin， 然后脫水、烘干。通過上述混合酸的腐蝕清洗，能夠有效去除芯片臺面的機(jī)械損傷層和雜質(zhì)離子。
[0063](3)燒焊組裝。以銅焊片作為焊料，通過高溫?zé)Y(jié)方法將鉬或鎢電極與銅金屬引線或銅包鋼絲引線燒焊在一起形成整體的電極引線，高溫?zé)Y(jié)的溫度為870°C;再將兩個電極引線與一個管芯配組裝入石墨模具中，石墨磨具上蓋板和下蓋板，配組時兩個電極引線的電極端面分別與管芯的P面和N面上的金屬薄膜緊密接觸，電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中，并在高溫下將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵合，鋁金屬薄膜對應(yīng)的熔焊鍵合溫度為665°C，提高熔焊鍵合的質(zhì)量。管芯上的金屬薄膜是實(shí)現(xiàn)電極引線與管芯鍵合的焊料，石墨磨具的上蓋板主要是提高產(chǎn)品組件燒焊后的同心度。
[0064](4)臺面酸腐蝕腐蝕。將燒焊組裝好的裸二極管插入專用的腐蝕盤中，并采用純度為分析純的硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸對其進(jìn)行腐蝕，配置混合酸時硝酸、氫氟酸、 冰乙酸、硫酸體積比為12:9:6:12:;并將腐蝕液冷藏至2.5°C，腐蝕次數(shù)三次，每次50秒鐘； 所用硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸的質(zhì)量百分比濃度分別為:67%、55%、99.7%、95%? 98%，腐蝕完成后用大量去離子水進(jìn)行沖洗。上述混合酸的配比對芯片具有較好的腐蝕作用，使芯片臺面腐蝕光亮、同時又能盡量減少其對電極材料中銅引線及鉬電極的腐蝕。
[0065](5)臺面堿腐蝕。將酸腐蝕清洗后的產(chǎn)品放入濃度5%的氫氧化鉀溶液中，溶液溫度94°C，腐蝕時間4min，取出后用大量冷、熱去離子水沖洗，次數(shù)10次，堿腐蝕的目的是清除酸腐蝕后附著在芯片臺面的金屬及雜質(zhì)離子。成型更清潔的臺面。[〇〇66](6)鈍化處理，將堿腐蝕清洗后額產(chǎn)品進(jìn)行熱鈍化處理，其鈍化液配比為雙氧水、磷酸、去離子水按2: 2:5，鈍化液溫度在58°C之間，鈍化次數(shù)兩次，時間2.5min，所用雙氧水、 磷酸純度為分析純，質(zhì)量百分比為60%、93%。熱鈍化的目的是在芯片表面濕法生長一層二氧化硅鈍化層，其中磷酸主要為緩沖溶液，提供酸根離子，雙氧水的作用是與硅反應(yīng)生成二氧化硅，實(shí)現(xiàn)硅表面鈍化保護(hù)。同時由于鈍化液是酸性液體，產(chǎn)品在堿腐蝕后加入酸性液體進(jìn)行鈍化也達(dá)到了一定的中和作用，使堿腐蝕后的產(chǎn)品組件更容易清洗干凈。
[0067](7)封裝成型。在腐蝕清洗后的管芯裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆玻璃粉漿，形成均勻的球體，其中鈍化玻璃粉為特殊玻璃粉，顆粒度在1〇〇〇目以上，玻璃粉含鉛量在9%，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型，成型時間2.5個小時，設(shè)備升溫速率 14 °C/min，升溫時間60min，最高燒結(jié)溫度660 °C，恒溫時間14min，將溫速率2 °C /min。產(chǎn)品經(jīng)高溫成型后玻璃粉漿融凝實(shí)現(xiàn)的芯片臺面的鈍化兼封裝作用，芯片臺面區(qū)域的玻璃鈍化層厚度1.3mm。[〇〇68] 實(shí)施例4:
[0069]—種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鎢作為電極引線，管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保護(hù)， 然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:
[0070](1)制備管芯。通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的P面和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層，再通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成為梯形臺面的管芯。
[0071](2)腐蝕清洗管芯。采用硝酸、氫氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕，硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的質(zhì)量百分濃度分別為:68 %、60 %、98 %、99.8%混合酸中硝酸、氫氟酸、硫酸和冰乙酸的體積配比為8:2:2:5，腐蝕時間為161^11，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn)行超聲波清洗一次，時間l〇min，在用酒精進(jìn)行超聲波清洗一次，時間lOmin，然后脫水、烘干。通過上述混合酸的腐蝕清洗，能夠有效去除芯片臺面的機(jī)械損傷層和雜質(zhì)離子。
[0072](3)燒焊組裝。以銅焊片作為焊料，通過高溫?zé)Y(jié)方法將鉬或鎢電極與銅金屬引線或銅包鋼絲引線燒焊在一起形成整體的電極引線，高溫?zé)Y(jié)的溫度為900°C ;再將兩個電極引線與一個管芯配組裝入石墨模具中，石墨磨具上蓋板和下蓋板，配組時兩個電極引線的電極端面分別與管芯的P面和N面上的金屬薄膜緊密接觸，電極引線、管芯、電極引線依次豎直疊放，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中，并在高溫下將電極引線和管芯進(jìn)行熔焊鍵合，鋁金屬薄膜對應(yīng)的熔焊鍵合溫度為680°C，提高熔焊鍵合的質(zhì)量。管芯上的金屬薄膜是實(shí)現(xiàn)電極引線與管芯鍵合的焊料，石墨磨具的上蓋板主要是提高產(chǎn)品組件燒焊后的同心度。[〇〇73](4)臺面酸腐蝕腐蝕。將燒焊組裝好的裸二極管插入專用的腐蝕盤中，并采用純度為分析純的硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸對其進(jìn)行腐蝕，配置混合酸時硝酸、氫氟酸、 冰乙酸、硫酸體積比為12:9:6:12:;并將腐蝕液冷藏至2.5°C，腐蝕次數(shù)三次，每次50秒鐘； 所用硝酸、氫氟酸、冰乙酸、硫酸的質(zhì)量百分比濃度分別為:68%、60%、99.8%、98%，腐蝕完成后用大量去離子水進(jìn)行沖洗。上述混合酸的配比對芯片具有較好的腐蝕作用，使芯片臺面腐蝕光亮、同時又能盡量減少其對電極材料中銅引線及鉬電極的腐蝕。
[0074](5)臺面堿腐蝕。將酸腐蝕清洗后的產(chǎn)品放入濃度6%的氫氧化鉀溶液中，溶液溫度95°C，腐蝕時間5min，取出后用大量冷、熱去離子水沖洗，次數(shù)10次，堿腐蝕的目的是清除酸腐蝕后附著在芯片臺面的金屬及雜質(zhì)離子。成型更清潔的臺面。[〇〇75](6)鈍化處理，將堿腐蝕清洗后額產(chǎn)品進(jìn)行熱鈍化處理，其鈍化液配比為雙氧水、磷酸、去離子水按2: 2:5，鈍化液溫度在58°C之間，鈍化次數(shù)兩次，時間2.5min，所用雙氧水、 磷酸純度為分析純，質(zhì)量百分比為65%、95%。熱鈍化的目的是在芯片表面濕法生長一層二氧化硅鈍化層，其中磷酸主要為緩沖溶液，提供酸根離子，雙氧水的作用是與硅反應(yīng)生成二氧化硅，實(shí)現(xiàn)硅表面鈍化保護(hù)。同時由于鈍化液是酸性液體，產(chǎn)品在堿腐蝕后加入酸性液體進(jìn)行鈍化也達(dá)到了一定的中和作用，使堿腐蝕后的產(chǎn)品組件更容易清洗干凈。
[0076](7)封裝成型。在腐蝕清洗后的管芯裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆玻璃粉漿，形成均勻的球體，其中鈍化玻璃粉為特殊玻璃粉，顆粒度在1200目以上，玻璃粉含鉛量在10%，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型，成型時間3個小時，設(shè)備升溫速率 15 °C/min，升溫時間65min，最高燒結(jié)溫度660 °C，恒溫時間15min，將溫速率1.5 °C/min。產(chǎn)品經(jīng)高溫成型后玻璃粉漿融凝實(shí)現(xiàn)的芯片臺面的鈍化兼封裝作用，芯片臺面區(qū)域的玻璃鈍化層厚度1.4mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，采用鉬或鎢作為電極引線， 管芯采用鋁作為焊料，芯片采用深結(jié)擴(kuò)散工藝，臺面造型為正斜角造型，該芯片結(jié)構(gòu)降低表 面電場，同時在進(jìn)行玻璃鈍化封裝前，采用酸、堿腐蝕工藝及鈍化工藝對芯片臺面進(jìn)行保 護(hù)，然后采用特殊玻璃粉進(jìn)行高溫鈍化封裝成型;其具體步驟為:a)通過深結(jié)擴(kuò)散方法在單晶硅片上形成PN結(jié)，再通過電子束蒸發(fā)的方法在PN結(jié)的P面 和N面制備鋁或銀的金屬薄膜層；b)通過吹砂切割將鍍有金屬薄膜層的單晶硅片吹砂成型成截面為梯形臺面的管芯；c)采用清洗劑對切割好的管芯進(jìn)行腐蝕清洗14?16min，腐蝕完成后的管芯用丙酮進(jìn) 行超聲波清洗8?12min，再用酒精進(jìn)行超聲波清洗8?12min，然后脫水、烘干；d)通過高溫?zé)Y(jié)將電極與金屬引線燒焊成一個整體的電極引線，再電極引線、管芯、電 極引線依次豎直疊放到石墨模具中，再將石墨模具放入真空燒結(jié)爐中將電極引線和管芯進(jìn) txfe焊鍵和。e)將燒焊后的二極管插入腐蝕盤中使用酸腐蝕液對其進(jìn)行腐蝕，腐蝕完成后使用離子 水清洗；f)將酸腐蝕后的二極管放入堿腐蝕液中腐蝕清洗3?5min，去除后用冷、熱去離子水交 替沖洗10次；g)酸腐蝕后的二極管放入溫度為55?60 °C的鈍化液中鈍化1?3min;h)將鈍化后的二極管裝載在石墨條上，臺面上采用自動涂粉及均勻涂覆顆粒度在800 目以上的玻璃粉漿，形成均勻的球體，涂粉后送入低溫成型爐中進(jìn)行成型2?3h。2.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述清洗劑按質(zhì)量百分比是65%?68%的硝酸、彡40 %的氫氟酸、95 %?98 %的硫酸、彡 99.5%的冰乙酸按體積比8:2:2:5的混合溶液。3.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述高溫?zé)Y(jié)的焊料為銅焊片，其高溫?zé)Y(jié)溫度為800?900°C。4.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述管芯上的金屬薄膜為管芯鍵和的焊料，其熔焊鍵和的溫度為620?750°C。5.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述酸腐蝕液按質(zhì)量百分比是分析純的65 %?68 %的硝酸、多40 %的氫氟酸、95 %?98 % 的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按體積比12:9:12:6的混合溶液。6.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述堿腐蝕液為3 %?6 %的氫氧化鉀溶液，堿腐蝕液溫度為90?95 °C。7.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述鈍化液按質(zhì)量百分比是多30 %的雙氧水、多85 %的雙氧水和離子水按2: 2:5混合的混 合液。8.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述玻璃粉中含有2%?10%的鉛，其膨脹系數(shù)與鉬、鎢電極相近。9.如權(quán)利要求1所述的高可靠抗輻照玻璃鈍化電壓調(diào)整二極管制造方法，其特征在于: 所述低溫成型爐升溫速率10?15°C/min，升溫時間45?65min，最高燒結(jié)溫度660°C，恒溫時 間5?15min，降溫速率<5°C/min。
【文檔編號】H01L21/329GK106024625SQ201610584312
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月23日
【發(fā)明人】古進(jìn), 楊俊 , 楊彥聞, 壽強(qiáng)亮, 丁俊蕓, 楊春梅
【申請人】中國振華集團(tuán)永光電子有限公司（國營第八七三廠）