[发明专利]一种高电压瞬态电压抑制器芯片及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及晶体二极管芯片生产技术领域， 特别涉及一种高电压瞬态电压抑制器（TVS）芯片及生产工艺 。 

背景技术

目前半导体行业内生产瞬态电压抑制器（TVS）芯片通常采用纸源两次扩散单扩散结的生产工艺。现有技术存在问题：生产瞬态电压抑制器芯片使用单个扩散结时，如果反向击穿电压达到250以上，当芯片击穿时，台面的表面电场过高，造成表面击穿先于体内击穿，击穿电流集中分布在台面附近，使台面的结温上升，容易造成芯片的损坏，所以行业内瞬态电压抑制器反向击穿电压多为250V以下，250V以上产品多采用双低压芯片串联的方式实现，这就产生一些封装外形没法实现封装和影响产品可靠性等问题。采用纸源扩散的扩散结深不平坦，导致击穿电压不够稳定，抗浪涌能力差。

发明内容

本发明的目的就是为克服现有技术的不足，设计新的瞬态电压抑制器芯片的结构及生产工艺，这种新的结构及生产工艺在提高瞬态电压抑制器击穿电压的同时，保证了二极管的反向浪涌能力稳定性及可靠性，延长了二极管的寿命。

    本发明是通过这样的技术方案实现的：一种瞬态电压抑制器（TVS）芯片生产工艺，其特征在于包括如下次序的步骤：

1）  扩散前处理：通过酸、碱、去离子水超声清洗等工序，对硅片表面进行化学处理；

2）  氧化：把经过扩散前处理的硅片在1100～1200℃的氧化炉中长一层氧化层；

3）  光刻: 把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，单向在正面，双向在两面刻出一次扩散图形；

4）  硼源一次扩散：把光刻后的硅片清洗干净，采用液态硼源放入1200～1250℃的扩散炉中进行扩散形成P⁺；

5）  扩散后处理：用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；

6）二次硼扩散：把扩散后处理的硅片清洗干净，单向采用正面液态硼源反面液态磷源，双面采用双面液态硼源，放入1200～1250℃的扩散炉中进行扩散形成P⁺ 及N⁺；

7）扩散后处理：用酸浸泡、去离子水超声清洗，使去除表面氧化层；

8）氧化：把喷砂后经过超砂、电子清洗剂处理的硅片在1100～1200℃的氧化炉中长一层氧化层；

9）光刻：把氧化后的硅片进行涂胶、曝光、显影、去氧化层等工序，刻出台面图形；

10）台面腐蚀：用混酸刻蚀台面沟槽，混酸温度控制在8～12℃，并用去离子水冲净；

11）电泳：把硅片放在配置好的电泳液中，根据台面沟槽需沉积的玻璃重量设置时间，进行电泳；

12）烧结：把电泳后的硅片在800～820℃的烧结炉中进行烧结；

13）去氧化层：用稀释的氢氟酸浸泡、去离子水超声清洗去除烧结后硅片表面氧化层；

14）镀镍、镀金：将去氧化层后的硅片在专用镀槽中进行镀镍、镀金、干燥；

15）芯片切割：用划片机把镀金后的硅片从台面沟槽处划成单个芯片。

根据上述生产工艺获得的高电压瞬态电压抑制器芯片结构为P⁺NN⁺ 单向高电压瞬态电压抑制器芯片或P⁺NP⁺双向高电压瞬态电压抑制器芯片；

芯片参数：

雪崩击穿电压 VBO                 250V-400V；

反向漏电流 I_R                     <1 μA；

结温 Tj                          150℃。

根据所述方法获得其结构为P⁺NN⁺ 单向高电压瞬态电压抑制器和P⁺NP⁺双向高电压瞬态电压抑制器。

本发明的高电压瞬态电压抑制器芯片生产工艺，采用增加辅助击穿扩散结的芯片结构，芯片主体结可使击穿电压达到250V-400V，而在芯片台面沟槽附近区域设计的辅助PN结，其击穿电压高于主体结击穿电压，使主体结区域先击穿，漏电流分布于主体结区域，而辅助结区域不发生击穿，从而解决了单扩散结结构在生产高电压芯片时的漏电大，击穿电压低，易损坏的问题，提高了高电压瞬态电压抑制器的耐压性能，同时提高瞬态电压抑制器的抗浪涌能力及可靠性。

附图说明

图1为高电压瞬态电压抑制器的芯片正面结构示意图；

图2为高电压瞬态电压抑制器的芯片生产工艺流程图；