[发明专利]切槽蚀刻锥形正台面硅芯及硅二极管的制备方法

说明书

本发明公开了一种切槽蚀刻锥形正台面硅芯及硅二极管的制备方法，涉及半导体器件的制造。本发明在硅片N⁺磷表面切割形成井字型交错的沟槽，采用硅各向异性择优腐蚀液KOH对P⁺N^‑N⁺型硅扩散片上所述的沟槽进行化学腐蚀，待化学腐蚀反应自动停止于锥形尖底后，在所述的沟槽处形成纵剖面呈等腰梯形且内底角角度等于54.7°的锥形腐蚀槽，从而得到底部相连的硅芯阵列。本发明的优点是工艺简化，高效率低成本，产品性价比较高，产生显著经济效益。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造，尤其涉及一种切槽蚀刻锥形正台面硅二极管的制备方法。

背景技术

众所周知，硅二极管是最重要的基础元器件，在电子电路应用中，PN结的反向击穿电压V_B和器件正向压降V_F为硅二极管最重要的两个电性能参数，它们都与制造器件原材料硅单晶的电阻率直接相关。所用硅单晶的电阻率越高，硅二极管PN结的反向击穿电压V_B越高，器件正向压降V_F越大。高压电子电路工作时要求硅二极管既能承受高反向工作耐压，同时具有尽可能低的器件正向压降V_F，二者之间存在着矛盾。因此，如何通过简单、低成本的工艺制备具有较高反向耐压能力的硅二极管是现有技术中亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中半导体器件制造工艺过于复杂、周期过长和硅二极管PN结边界上频发反向电压雪崩击穿毁损电子电路的问题，克服当前普通硅二极管制造技术方面存在之不足，提供一种切槽蚀刻锥形正台面硅二极管的制备方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

切槽蚀刻锥形正台面硅芯的制备方法，其步骤如下：

1)在N型(100)晶向硅单晶片的正、反两表面分别扩散入P⁺型半导体杂质硼和N⁺型半导体杂质磷，得到P⁺N^-N⁺型硅扩散片；

2)在P⁺N^-N⁺型硅扩散片的正、反面镀上镍层；

3)在P⁺N^-N⁺型硅扩散片的正、反面涂布抗腐蚀光刻胶；

4)在硅片N⁺磷表面切割形成井字型交错的沟槽，井字形各条边分别平行或垂直于硅单晶片(110)晶向的定位标志线，且沟槽的宽度L和深度H满足：

D-h≤H+0.706LD

式中：D为硅单晶片的厚度，h为供后续激光切割的硅单晶片预留深度；

5)采用硅各向异性择优腐蚀液KOH对P⁺N^-N⁺型硅扩散片上所述的沟槽进行化学腐蚀，待化学腐蚀反应自动停止于锥形尖底后，在所述的沟槽处形成纵剖面呈等腰梯形且内底角角度等于54.7°的锥形腐蚀槽，从而得到底部相连的硅芯阵列；

6)对硅芯进行表面钝化，去胶；

7)对硅芯底部预留的硅单晶片连接部分进行激光切割，得到锥形正台面硅芯。

作为优选，所述的沟槽采用激光切割法切割或自动锯切法切割。

作为优选，所述的沟槽宽200～220um，深度5-15um。

本发明中，供后续激光切割的硅单晶片不宜太厚，作为优选，所述的h为25～60um，能够防止硅芯在腐蚀后直接从硅单晶片上分离散落即可。

作为优选，所述的硅单晶片在切割沟槽过程中，在硅晶圆片边界留有1～2毫米宽度。