[发明专利]一种硅双向触发二极管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，尤其涉及一种硅双向触发二极管的制造方法。

背景技术

硅双向触发二极管是重要的电子器件。当今硅晶体管制造普遍采用的是半导体平面工艺，即在硅片上生长氧化硅膜后，以光刻方法开出氧化硅膜窗口，然后进行在氧化硅膜掩蔽下的P、N型半导体杂质定区域扩散，制成PN结。该PN结处于氧化硅膜保护下，实现低反向漏电流。在此氧化硅膜作为绝缘介质又起着PN结表面钝化的作用。

长期以来人们对器件结构和制造工艺做了许多改进，本发明提出的硅双向触发二极管的制造方法，就将通常的二极管芯制造中先将PN结表面钝化后再进行封装焊接的做法，改为将二极管管芯先行封装焊接后再进行PN结表面钝化的工艺流程。这一制造半导体器件的新方法，人们称之为垂直台面二极管工艺。采用此工艺制成的二极管被称为垂直台面二极管。在垂直台面二极管制造工艺流程中，其暴露在外的PN结是由自动锯片机将硅片锯切而成的，四周的PN结垂直于芯片表面。由于无任何介质层对PN结施加保护，处于开放形式而暴露在外界的PN结，须经过与封装底座焊接、进行化学腐蚀清洗以形成垂直台面，再覆盖上绝缘硅胶。至此完成PN结的表面钝化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术在低附加值产品方面的市场竞争力的不足，提供一种硅双向触发二极管的制造方法。

硅双向触发二极管的制造方法包括如下步骤：

1)在N-型硅单晶片的正反两个面上同时完成P+型半导体杂质扩散，得到P+/N-/P+结构；

2)研磨P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面；

3)在P+/N-/P+结构硅片的正反两个表面镀上镍层；

4)将P+/N-/P+结构的硅片锯切成二极管芯片；

5)通过隧道炉将二极管芯片与封装底座焊接；

6)进行二极管垂直台面的酸腐蚀清洗，PN结的表面钝化，压模成型，制成硅双向触发二极管。

所述的N-型硅单晶片的电阻率为0.03～0.05Ωcm。研磨为机械研磨或砂轮减薄。P+型半导体杂质为硼。锯切成二极管芯片的四周PN结呈现垂直于芯片表面的台面形状。PN结的酸腐蚀清洗与表面钝化，皆在二极管的垂直台面上进行。

本发明通常在氧化膜掩蔽下区域扩散半导体杂质的晶体管平面工艺，代之以在整个硅片表面上同时间一次性地完成P型半导体杂质的扩散，制成垂直台面PN结的硅双向触发二极管工艺。使用该发明方法，采用硅单晶研磨片来代替硅外延片作为制造双向触发二极管的基片材料，可简化硅整流二极管的制造工艺流程，缩短生产周期，降低成本，提高产品性价比。

附图说明

图1是本发明的一种硅双向触发二极管制造方法的工艺流程图；

图2是传统晶体管平面工艺制造硅二极管的工艺流程图。

具体实施方式

硅双向触发二极管的重要电性能参数包括反向击穿电压V_RO和正向压降V_F。其中V_RO要求制造二极管的硅片具有确定的电阻率与厚度。高V_RO要求N-硅片确保其厚度，但V_F则要求N-硅片尽量薄，否则因V_F超标导致产品不合格。附图2的传统平面工艺就选用N-/N+型硅外延材料来制造二极管的。其中N-为低掺杂硅外延层，它是在原始N+型硅单晶抛光面上通过硅外延的方式生长而成的。而N+层为重掺杂的低阻硅单晶衬底部分，该N+层的重要功能是为了增加硅片总厚度，它既起到防止在制造器件的过程中发生硅片破碎的作用，又使得器件所要求的低正向压降性能指标易于实现。在附图1所示的本发明所提出的硅双向触发二极管制造工艺中，其上下面双向P+/N-结构是在同一扩散过程中形成的。采取的步骤是：在N-型硅单晶片的两个表面上分别贴上P型的硼纸源，一次性扩散形成P+/N-/P+结构。通过研磨硅片的表面，并在硅片的表面镀上镍层，再将硅片锯切成二极管芯片，将二极管芯片与封装底座焊接后进行PN结垂直台面的酸腐蚀清洗与PN结的表面钝化，然后经过压模成型，制成硅双向触发二极管。

实施例：按照下述的一种硅双向触发二极管的制造方法生产硅双向触发二极管：

选取0.03～0.05Ωcm，厚度为200-220μm的N型硅单晶研磨片。