一種高h(yuǎn)trb的高壓快恢復(fù)二極管芯片及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]參考文獻(xiàn):封裝、檢測與設(shè)備，整流二極管的最大反向電流IR對HTRB工作壽命的影響，2011年9月第36卷第9期，保愛林、傅劍鋒、鄧愛民。整流器件在工作中的可靠性往往與其漏電流特別是在高溫下的漏電流有密切關(guān)系，通過對常溫與高溫漏電流的對比測試，發(fā)現(xiàn)高溫漏電流越大，高溫反偏壽命越短，說明高溫漏電流對高溫反偏壽命有重要影響。一般情況下整流器件會在3?4倍室溫的結(jié)溫下工作，在較高結(jié)溫下的漏電流就顯得異常重要，因?yàn)榕c正向電流相比，其雖然很小但不會像正向電流那樣比較均勻地分布在整個結(jié)上，其大部分分布在表面漏電溝道以及穿過結(jié)的內(nèi)部漏電溝道內(nèi)。溝道的面積非常小，因此其電流密度異常的大，常造成該處的熱失控，嚴(yán)重時會導(dǎo)致材料熔融。實(shí)際上因結(jié)溫過高、漏電流局部集中造成的微區(qū)過熱失效占了整流器件失效的絕大部分。高溫漏電流對HTRB壽命的影響是顯著的，其本質(zhì)是最大反向電流IR的增大加速了由結(jié)溫驅(qū)動的器件下的失效。
[0003]參考文獻(xiàn):半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，用局域壽命控制技術(shù)改善功率快恢復(fù)二極管性能的仿真研究，2003年第24卷第5期，第520-526頁，吳鶴，吳郁，亢寶位，賈云鵬。文獻(xiàn)中表述了作為功率開關(guān)器件，高壓快恢復(fù)二極管(FRD)的最重要的性能參數(shù)是反向恢復(fù)時間，為了減小反向恢復(fù)時間，針對局域低壽命區(qū)的參數(shù)對快恢復(fù)硅功率二極管性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真研究，得到了全面系統(tǒng)的研究結(jié)果其中包括局域低壽命區(qū)在二極管中的位置不同和局域低壽命區(qū)中復(fù)合中心能級在禁帶中的位置不同對快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時間、反向恢復(fù)軟度因子、正向壓降、漏電流對各個單項(xiàng)性能的影響，以及各項(xiàng)綜合性能綜合折衷的影響。這些結(jié)果對高速功率器件壽命工程研究和器件制造工程都有重要的參考價值。
[0004]目前半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)高壓快恢復(fù)二極管(FRD)芯片通常采用V型槽玻璃鈍化生產(chǎn)工藝。但現(xiàn)有技術(shù)存在多種問題，主要的問題如下:1)、擊穿電壓低，漏電流大。2)、HTRB可靠性差，功耗較大，二極管易燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.要解決的技術(shù)問題
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的HTRB可靠性差，擊穿電壓低，漏電流大，正向?qū)妷狠^大，功耗較大，制造成本高，二極管芯片易燒毀問題，本發(fā)明提供了一種高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片及其生產(chǎn)工藝，它具有HTRB可靠性高，成本低，易于制造，開關(guān)損耗低，反向擊穿電壓高，延長了二極管的壽命。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0009]一種高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管芯片，包括芯片，還包括N+截止環(huán)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)和P+陽極，所述的芯片為快恢復(fù)二極管芯片;芯片截層從右向左依次為芯片、N+截止環(huán)、復(fù)合終端結(jié)構(gòu)和P+陽極，所述的復(fù)合終端結(jié)構(gòu)為偏置金屬場板場限環(huán)和浮動場限環(huán)，所述的浮動場限環(huán)靠近P+陽極一側(cè)，偏置金屬場板場限環(huán)靠近N+截止環(huán)一側(cè)。
[0010]更進(jìn)一步的，所述的偏置金屬場板場限環(huán)和浮動場限環(huán)。
[0011]一種上述高HTRB的高壓快恢復(fù)二極管芯片生產(chǎn)工藝，其步驟如下:
[0012]1)場氧化前表面清洗:
[0013]配置氫氟酸溶液，由體積比水:氫氟酸=6:1溶液混合得到，所述的氫氟酸溶液質(zhì)量濃度為40%;
[0014]配置1號液，由體積比為氨水:過氧化氫溶液:水=1:1:5-1:2:7混合得到，所述的氨水濃度質(zhì)量濃度為27%;
[0015]配置2號液，由體積比氯化氫:過氧化氫溶液:水=1:1:6-1:2:8混合得到，所述的氯化氫質(zhì)量濃度為37%、過氧化氫溶液質(zhì)量濃度為30% ;清洗順序如下:
[0016]a.使用氫氟酸溶液浸泡硅片30s，用去離子水沖洗；
[0017]b.用1號液浸泡娃片lOmin，用去離子水沖洗；
[0018]c.使用所述的氫氟酸溶液浸泡步驟b處理后的硅片30s，后用去離子水沖洗；
[0019]d.用2號液浸泡娃片lOmin，后用去離子水沖洗，使用所述的氫氟酸溶液浸泡lmin，最后用去離子水沖洗，對硅片表面完成清洗；
[0020]2)硅片表面場氧化層的生長:將步驟1)處理完成的硅片置于氧化爐中生長，生成一層場氧化層，場氧化層厚l-2um，氧化爐溫度為1000-1100°C;
[0021]3)P+硼擴(kuò)散光刻:對步驟2)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，形成在P+陽極區(qū)域的P+陽極，復(fù)合終端結(jié)構(gòu)區(qū)域形成偏置金屬場板場限環(huán)和浮動場限環(huán)；
[0022]4)濕刻腐蝕場氧化層:對步驟3)處理完成的硅片進(jìn)行濕刻腐蝕，在P+硼擴(kuò)散光刻的區(qū)域中去除步驟2)淀積的場氧化層;去除P+硼擴(kuò)散光刻的光刻膠；
[0023]5)離子注入保護(hù)氧化前表面清洗:使用步驟1)的相同方法對上一步驟處理完成后的硅片表面進(jìn)行清洗；
[0024]6)離子注入保護(hù)氧化層的生長:將步驟5)處理完成的硅片置于氧化爐中生長，在P+硼擴(kuò)散的光刻區(qū)域生長一層保護(hù)氧化層，氧化爐溫度為900-1000°C;
[0025]7)P+硼離子注入:將步驟6)處理完成的硅片在40KeV-80KeV能量下進(jìn)行硼離子轟擊，硼離子注入硅片表面，形成PN結(jié)，并完成對偏置金屬場板場限環(huán)和浮動場限環(huán)的注入；
[0026]8)濕刻腐蝕離子注入保護(hù)氧化層:將步驟7)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除P+硼擴(kuò)散區(qū)域的氧化層；
[0027]9)離子推進(jìn)前表面清洗:使用步驟1)的相同方法對上一步驟處理完成硅片進(jìn)行表面清洗；
[0028]10)離子推進(jìn):將步驟9)處理完成的硅片置于擴(kuò)散爐中，進(jìn)行擴(kuò)散，PN結(jié)的結(jié)深增加，完成對偏置金屬場板場限環(huán)和浮動場限環(huán)的擴(kuò)散，激活注入的硼離子;擴(kuò)散爐溫度為1100-1200。。；
[0029]11)N+截止環(huán)光刻:對步驟10)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，硅片中形成高HTRB可靠性低成本的高壓快恢復(fù)二極管的N+截止環(huán)；
[0030]12)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟11)處理完成的硅片，使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除N+截止環(huán)(2)光刻區(qū)域淀積的熱氧化層；
[0031]13)N+截止環(huán)離子注入:將步驟12)處理完成的硅片，在N+截止環(huán)(2)使用40KeV_80KeV能量進(jìn)行磷離子注入，用剝離液在常溫下去除N+截止環(huán)表面的光刻膠；
[0032]14)正面金屬接觸窗口光刻:對步驟14)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，在P+陽極和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成金屬接觸窗口的區(qū)域；
[0033]15)濕刻腐蝕熱氧化層:將步驟15)處理完成的硅片，使用濕刻腐蝕，在正面金屬接觸窗口光刻的區(qū)域使用體積比為6:1的氟化氨和氫氟酸溶液去除淀積的熱氧化層；用剝離液在常溫下去除正面金屬接觸窗口光刻的光刻膠；
[0034]16)蒸發(fā)正面金屬:將步驟16)處理完成的硅片，對硅片進(jìn)行電子束蒸發(fā)，在硅片上淀積隔離金屬和正面金屬；
[0035]17)正面金屬光刻:對步驟17)處理完成的硅片進(jìn)行光刻，正面金屬區(qū)域的正面金屬在P+陽極和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)內(nèi)；
[0036]18)濕刻正面金屬:將步驟18)處理完成的硅片，在常溫下使用體積比為85%的磷酸溶液去除P+陽極區(qū)域和復(fù)合終端結(jié)構(gòu)外的正面金屬，使用剝離液在常溫下去除正面金屬光刻時涂覆的光刻膠；
[0037]19)正面金屬合金:將步驟19)處理完成的硅片置入合金爐管中，正面金屬部分形成正面金屬合金，合金爐管溫度為400-500°C，合金時間為20min ；
[0038]20)背面減薄:對步驟20)處理得到的硅片，將硅片厚度從背面減薄到200-300um;
[0039]21)背面金屬淀積:對