[发明专利]一种稳压二极管制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种二极管制造工艺，具体涉及一种稳压二极管制造工艺。 

背景技术

稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，其主要作为稳压器或电压基准元件使用。现有稳压二极管的制造方法是以外延片为基本材料，外延片是一种具有高浓度N型或P型单晶硅衬底上通过外延方法生长一层低浓度的N型或P型单晶硅，在该外延层上依次通过以下步骤：热氧化、光刻、离子注入、杂质掺入、推结、光刻、金属化、合金等工序在外延片上形成PN结构和电极，制成稳压二极管。现有制造方法的不足是：第一、外延片、离子注入和金属蒸发设备成本较高，第二、制造出的稳压二极管工作电压较低，往往为了得到较高的电压，如300伏以上工作电压的稳压二极管，只能采用多个二极管串联的方法，见附图1、2，因此导致成本增加，同时电路变的冗长繁杂，特别是对于一些集成度高的电路是无法接受。 

发明内容

本发明目的是提供一种高工作电压稳压二极管的制造工艺，克服现有技术稳压二极管不能承受300伏以上工作电压的瓶颈。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种稳压二极管制造工艺，选择硅片衬底，该硅片衬底为N型<111>晶向，其表面电阻率为3.8～4.0Ω/cm，然后按以下步骤进行操作： 

第一步，杂质掺杂，在所述硅片衬底上表面，采用B纸源通过热扩散方法进行掺杂，形成P区，该P区表面掺杂浓度至少10²¹atm/cm³，扩散深度为80-100μm； 

第二步，在所述硅片衬底上表面形成一层二氧化硅薄膜层； 

第三步，在所述硅片衬底上表面开沟槽，从而在所述硅片衬底上表面暴露出PN结，形成二极管器件区； 

第四步，在所述硅片衬底上表面，沉积一层厚度为0.2±0.05μm的多晶硅钝化膜层； 

第五步，在所述多晶硅钝化膜层上形成一层玻璃胶层； 

第六步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的玻璃胶去除； 

第七步，将第六步去除玻璃胶后的其余玻璃胶层烧结硬化； 

第八步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的多晶硅钝化膜和二氧化硅薄膜去除； 

第九步，在所述二极管器件区的中央区域和所述硅片衬底下表面均沉积金属层，形成金属电极。 

上述技术方案中的有关内容解释如下： 

1、上述方案中，所述第一步中，首先，采用B纸源在炉管内进行P区杂质烧源，工艺条件为：在600℃炉管内，时间为4小时，气氛为N₂；接着，杂质热扩散在1268±0.5℃炉管内，时间为30±0.05小时，气氛为N₂。 

2、上述方案中，所述第二步中，所述二氧化硅薄膜层在1000℃炉管内，通H₂O气体，时间为60分钟的条件下形成。 

3、上述方案中，所述第三步中，开沟槽通过光刻方式在所述硅片衬底上表面定义沟槽区，再在零下2℃的HAC∶HNO₃∶HF＝3∶5∶3混合溶液中浸泡15±1分钟，去除所述硅片衬底上表面沟槽区的二氧化硅薄膜及部分硅片衬底，从而形成深度为120～140μm的沟槽。 

4、上述方案中，所述第四步中，多晶硅钝化膜层采用CVD工艺沉积，其工艺条件为：温度为650±1℃，时间30分钟，气源为SiH₄气体和N₂O气体，SiH₄气体流速为每分钟130±5ml，所述N₂O气体流速为每分钟30±2ml。 

5、上述方案中，所述第五步中，玻璃胶层的厚度为25～35μm。 

6、上述方案中，所述第七步中，玻璃胶层烧结硬化温度为860℃，时间为30分钟。 

7、上述方案中，所述第八步中，多晶硅钝化膜和二氧化硅薄膜去除采用H₂O、NH₄F和HF的混合溶液，其各成分质量比例为H₂O∶NH₄F∶HF＝5∶1∶1，在常温下进行，时间2分钟。 

8、上述方案中，所述第九步中，金属层为镍金合金，金属层制作工艺为： 

(1)第一次化学镀镍：采用氯化镍、次亚磷酸钠、氯化铵和柠檬酸铵的混合溶液，该溶液各成分质量比为：氯化镍∶次亚磷酸钠∶氯化铵∶柠檬酸铵＝30∶10∶50∶65，溶液温度为90℃，时间为5分钟；