[发明专利]一种高压快恢复二极管芯片生产工艺

摘要

本发明公开了一种高压快恢复二极管芯片生产工艺，属于半导体芯片领域。一种高压快恢复二极管芯片，包括芯片、N+截止环、表面特殊钝化层和P+阳极，所述的芯片为快恢复二极管芯片；芯片截层从下向上依次为芯片、N+截止环、表面特殊钝化层和P+阳极。特殊钝化层包含电场限制环。芯片生产工艺采用电场限制环的方法，成功调制快恢复二极管表面电场，在同样条件下，增加了快恢复二极管的耐压；采用特殊表面钝化层，中和氧化层中表面电荷，提高了快恢复二极管耐压的稳定性，降低了反向漏电流。它具有开关损耗低，击穿电压高，漏电流小，反向功耗少的优点，增强了二极管的耐压稳定性及可靠性，延长了二极管的寿命。

主权项

1.一种高压快恢复二极管芯片生产工艺，其步骤如下：1)场氧化前表面清洗：配置氢氟酸溶液，由体积比水：氢氟酸＝6：1溶液混合得到，所述的氢氟酸溶液质量浓度为40％；配置1号液，由体积比为氨水：过氧化氢溶液：水＝1：1：5‑1：2：7混合得到，所述的氨水质量浓度为27％；配置2号液，由体积比氯化氢：过氧化氢溶液：水＝1：1：6‑1：2：8混合得到，所述的氯化氢质量浓度为37％、过氧化氢溶液质量浓度为30％；清洗顺序如下：a.使用氢氟酸溶液浸泡硅片30s，用去离子水冲洗；b.用1号液浸泡硅片10min，用去离子水冲洗；c.使用所述的氢氟酸溶液浸泡步骤b处理后的硅片30s，后用去离子水冲洗；d.用2号液浸泡硅片10min，后用去离子水冲洗，使用所述的氢氟酸溶液浸泡1min，最后用去离子水冲洗，对硅片表面完成清洗；2)硅片表面场氧化层的生长：将步骤1)处理完成的硅片置于氧化炉中生长，生成一层场氧化层，场氧化层厚1‑2μm，氧化炉温度为1000‑1100℃；3)P+硼扩散光刻：对步骤2)处理完成的硅片进行光刻，形成在P+阳极区域的P+阳极(4)，表面特殊钝化层(3)区域形成电场限制环；4)湿刻腐蚀场氧化层：对步骤3)处理完成的硅片进行湿刻腐蚀，在P+硼扩散光刻的区域中去除步骤2)淀积的场氧化层；去除P+硼扩散光刻的光刻胶；5)离子注入保护氧化前表面清洗：使用步骤1)的相同方法对上一步骤处理完成后的硅片表面进行清洗；6)离子注入保护氧化层的生长：将步骤5)处理完成的硅片置于氧化炉中生长，在P+硼扩散的光刻区域生长一层保护氧化层，氧化炉温度为900‑1000℃；7)P+硼离子注入：将步骤6)处理完成的硅片在40KeV‑80KeV能量下进行硼离子轰击，硼离子注入硅片表面，形成P+‑N‑结；8)湿刻腐蚀离子注入保护氧化层：将步骤7)处理完成的硅片，使用体积比为6：1的氟化氨和氢氟酸溶液去除P+硼扩散区域的氧化层；9)离子推进前表面清洗：使用步骤1)的相同方法对上一步骤处理完成硅片进行表面清洗；10)离子推进：将步骤9)处理完成的硅片置于扩散炉中，进行扩散，P+‑N‑结的结深增加，同时激活注入的硼离子；扩散炉温度为1100‑1200℃；11)N+截止环光刻：对步骤10)处理完成的硅片进行光刻，硅片中形成高压快恢复二极管的N+截止环(2)；12)湿刻腐蚀热氧化层：将步骤11)处理完成的硅片，使用体积比为6：1的氟化氨和氢氟酸溶液去除N+截止环(2)光刻区域淀积的热氧化层；13)N+截止环离子注入：将步骤12)处理完成的硅片，在N+截止环(2)使用40KeV‑80KeV能量进行磷离子注入，用剥离液在常温下去除N+截止环(2)表面的光刻胶；14)正面金属接触窗口光刻：对步骤13)处理完成的硅片进行光刻，在电场限制环和表面特殊钝化层(3)的区域中形成金属接触窗口的区域；15)湿刻腐蚀热氧化层：将步骤14)处理完成的硅片，使用湿刻腐蚀，在正面金属接触窗口光刻的区域使用体积比为6：1的氟化氨和氢氟酸溶液去除淀积的热氧化层；用剥离液在常温下去除正面金属接触窗口光刻的光刻胶；16)蒸发正面金属：将步骤15)处理完成的硅片，对硅片进行电子束蒸发，在硅片上淀积隔离金属和正面金属；17)正面金属光刻：对步骤16)处理完成的硅片进行光刻，正面金属区域的正面金属在P+阳极(4)内；18)湿刻正面金属：将步骤17)处理完成的硅片，在常温下使用体积比为85％的磷酸溶液去除P+阳极(4)区域外的正面金属，使用剥离液在常温下去除正面金属光刻时涂覆的光刻胶；19)炉管淀积特殊表面钝化层：将步骤18)处理完成的硅片置入合金炉管中，硅片形成表面特殊钝化层(3)，表面特殊钝化层(3)由氮化硅材料组成；20)正面金属合金：将步骤19)处理完成的硅片置入合金炉管中，正面金属部分形成正面金属合金，合金炉管温度为400‑500℃，合金时间为20min；21)表面钝化层光刻：将步骤20)处理完成的硅片进行光刻，硅片形成表面特殊钝化层(3)区域；22)湿刻表面钝化层：对步骤21)处理完成的硅片，使用体积比为85％的磷酸溶液去除P+阳极(4)区域内的表面特殊钝化层(3)，P+阳极(4)区域形成正面电极，用剥离液在常温下去除表面特殊钝化层(3)光刻的光刻胶；23)背面减薄：对步骤22)处理得到的硅片，将硅片厚度从背面减薄到200‑300μm；24)背面金属淀积：对于步骤23)处理得到的硅片，在硅片背面进行直流等离子溅射淀积背面金属，形成背面电极；25)电子束辐照：对步骤24)处理得到的硅片，用200kGy‑800kGy剂量的电子束辐照，硅片引入缺陷；26)芯片切割：将步骤25)产生的硅片，使用划片机将硅片划成单个芯片，形成独立芯片；芯片参数：击穿电压VBR≥600V；正向电压VF(IF＝10A)≤1.3V；反向漏电流IR≤1μA；反向恢复时间Trr≤50S；结温Tj＝150℃。