專利名稱：高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及晶體二極管芯片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)芯片。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)芯片通常采用紙源兩次擴散單擴散結(jié)的生產(chǎn)工藝?，F(xiàn)有技術(shù)存在問題生產(chǎn)瞬態(tài)電壓抑制器芯片使用單個擴散結(jié)時，如果反向擊穿電壓達到250以上，當(dāng)芯片擊穿時，臺面的表面電場過高，造成表面擊穿先于體內(nèi)擊穿，擊穿電流集中分布在臺面附近，使臺面的結(jié)溫上升，容易造成芯片的損壞，所以行業(yè)內(nèi)瞬態(tài)電壓抑制器反向擊穿電壓多為250V以下，250V以上產(chǎn)品多采用雙低壓芯片串聯(lián)的方式實現(xiàn)，這就產(chǎn)生一些封裝外形沒法實現(xiàn)封裝和影響產(chǎn)品可靠性等問題。采用紙源擴散的擴散結(jié)深不平坦，導(dǎo)致?lián)舸╇妷翰粔蚍€(wěn)定，抗浪涌能力差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計新的瞬態(tài)電壓抑制器芯片的結(jié)構(gòu)，這種新的結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝在提高瞬態(tài)電壓抑制器擊穿電壓的同時，保證了二極管的反向浪涌能力穩(wěn)定性及可靠性，延長了二極管的壽命。本實用新型是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，其特征在于芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片；P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為TVS芯片、臺面溝槽、玻璃層和金屬面；P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為TVS芯片、臺面溝槽、玻璃層和金屬面；高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片剖面結(jié)構(gòu)，依次為二次硼擴散結(jié)，一次硼擴散結(jié)，材料硅片，磷擴散結(jié)。芯片參數(shù)雪崩擊穿電壓VBO250V-400V ；反向漏電流Ik<1 PA；結(jié)溫Tj150O。本實用新型的高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，采用增加輔助擊穿擴散結(jié)的芯片結(jié)構(gòu)，芯片主體結(jié)可使擊穿電壓達到250V-400V，而在芯片臺面溝槽附近區(qū)域設(shè)計的輔助PN結(jié)，其擊穿電壓高于主體結(jié)擊穿電壓，使主體結(jié)區(qū)域先擊穿，漏電流分布于主體結(jié)區(qū)域，而輔助結(jié)區(qū)域不發(fā)生擊穿，從而解決了單擴散結(jié)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)高電壓芯片時的漏電大，擊穿電壓低，易損壞的問題，提高了高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的耐壓性能，同時提高瞬態(tài)電壓抑制器的抗浪涌能力及可靠性。

圖I為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片生產(chǎn)工藝流程圖；圖3為單向瞬態(tài)電壓抑制器的芯片剖面結(jié)構(gòu)圖；圖4為雙向瞬態(tài)電壓抑制器的芯片剖面結(jié)構(gòu)圖；圖5為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片光刻版單元圖形A ；圖6為高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片光刻版單元圖形B。圖中1. TVS芯片，2.臺面溝槽，3.玻璃層，4.金屬面5 . 二次硼擴散結(jié)，6. —次硼擴散結(jié),7.材料娃片,8 .磷擴散結(jié)。
具體實施方式
為了更清楚的理解本實用新型，結(jié)合附圖和實施例詳細描述本實用新型如圖I至圖6所示，一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片；P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為TVS芯片I、臺面溝槽
2、玻璃層3和金屬面4 ;P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為TVS芯片I、臺面溝槽2、玻璃層3和金屬面4。如圖2所示，瞬態(tài)電壓抑制器TVS的芯片工藝流程如下I)擴散前處理通過酸、堿、去離子水超聲清洗等工序，對硅片表面進行化學(xué)處理；2)氧化把經(jīng)過擴散前處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長一層氧化層；3)光刻把氧化后的硅片進行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，單向在正面，雙向在兩面刻出一次擴散圖形；4)硼源一次擴散把光刻后的硅片清洗干凈，采用液態(tài)硼源放入1200 1250°C的擴散爐中進行擴散形成P+;5)擴散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；6) 二次硼擴散把擴散后處理的硅片清洗干凈，單向采用正面液態(tài)硼源反面液態(tài)磷源，雙面采用雙面液態(tài)硼源，放入1200 1250°C的擴散爐中進行擴散形成P+及N+;7)擴散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使去除表面氧化層；8)氧化把噴砂后經(jīng)過超砂、電子清洗劑處理的硅片在1100 1200°C的氧化爐中長一層氧化層；9)光刻把氧化后的硅片進行涂膠、曝光、顯影、去氧化層等工序，刻出臺面圖形；10)臺面腐蝕用混酸刻蝕臺面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈;11)電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時間，進行電泳；12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；[0039]13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專用鍍槽中進行鍍鎳、鍍金、干燥；15)芯片切割用劃片機把鍍金后的硅片從臺面溝槽處劃成單個芯片。如圖3、圖4所示，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的芯片剖面結(jié)構(gòu)，依次為二次硼擴散結(jié)5, —次硼擴散結(jié)6,材料娃片7,磷擴散結(jié)8。如圖5、圖6所示，瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)的芯片光刻版單元圖形，一次硼擴散光刻版用于光刻一次硼擴散的區(qū)域，臺面溝槽光刻板用于光刻臺面溝槽腐蝕的區(qū)域。 工藝改進后的參數(shù)雪崩擊穿電壓VBO250V-400V反向漏電流Ik〈I μ A結(jié)溫Tj150 0C根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實現(xiàn)本實用新型的方案。
權(quán)利要求1.一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，其特征在于芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片；P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為TVS芯片(I)、臺面溝槽(2)、玻璃層(3)和金屬面(4) ;P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為TVS芯片(I)、臺面溝槽(2)、玻璃層(3)和金屬面(4);高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片剖面結(jié)構(gòu)，依次為二次硼擴散結(jié)(5)，一次硼擴散結(jié)(6)，材料硅片(7)，磷擴散結(jié)(8)。
專利摘要本實用新型涉及一種高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，芯片結(jié)構(gòu)為P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器或P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器芯片，P+NN+單向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的芯片正面截層依次為TVS芯片、臺面溝槽、玻璃層和金屬面；P+NP+雙向高電壓瞬態(tài)電壓抑制器，芯片正面截層依次為TVS芯片、臺面溝槽、玻璃層和金屬面；芯片主體結(jié)可使擊穿電壓達到250V-400V，而在芯片臺面溝槽附近區(qū)域設(shè)計的輔助PN結(jié)，其擊穿電壓高于主體結(jié)擊穿電壓，使主體結(jié)區(qū)域先擊穿，漏電流分布于主體結(jié)區(qū)域，而輔助結(jié)區(qū)域不發(fā)生擊穿，從而解決了單擴散結(jié)結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)高電壓芯片時的漏電大，擊穿電壓低，易損壞的問題，提高了高電壓瞬態(tài)電壓抑制器的耐壓性能，提高瞬態(tài)電壓抑制器的抗浪涌能力及可靠性。
文檔編號H01L29/06GK202423293SQ20112055129
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉亞東, 孔祥和, 安毅力, 張超, 王睿, 艾傳令, 薄勇, 郝會振 申請人:天津中環(huán)半導(dǎo)體股份有限公司