[发明专利]一种玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于二极管制造技术领域，尤其是涉及一种玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺。

背景技术

高压双向触发二极管(SIDAC)是一种二端半导体器件，其内部结构与双向晶闸管十分相似，区别在于没有触发门极，是电压自触发器件。SIDAC的工作状态如同一个开关，当电压低于断态峰值电压VDRM时，其漏电流IDRM极小(小于微安量级)，为断开状态；当电压超过其击穿电压UBO时，产生瞬间雪崩效应，该雪崩电流一旦超过开关电流IS，即进入雪崩倍增，在雪崩倍增下器件的阻抗骤然减小，电压降为导通电压(V<1.5V)，此时，SIDAC进入导通状态，允许通过大的通态电流(0.7-2A，RMS值)，当电流降到最小维持电流IH值之下时，SIDAC恢复到断开状态。

目前，高压双向触发二极管的制作流程为：化学机械抛光，硼扩散，氧化，一次光刻，磷扩散，二次光刻，一次玻璃烧涂，二次玻璃烧涂，三次玻璃烧涂，三次光刻、镀镍金，划片，酸洗及封装，其存在如下缺陷：1，多次玻璃烧涂才能得到抗击穿的微晶玻璃，制作工序复杂繁多，生产效率差，成本高；2，断态重复峰值电流较大；3，可靠性差，耐电流能力差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺，以解决目前高压双向触发二极管制作过程中的存在的限制条件。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种玻璃钝化高压双向触发二极管，包括NPN三层结构的硅片，所述硅片的双面对称光刻腐蚀有硼扩散窗，在该硼扩散窗内有短路电极层，该短路电极层上部还光刻有硼扩散窗，该硼扩散窗内有表面接触电极层，形成双面P+PNPNPP+结构，该双面P+PNPNPP+结构上还光刻腐蚀有电泳钝化沟槽，在该电泳钝化沟槽内有微晶玻璃钝化层，该双面P+PNPNPP+结构双面对称设置有欧姆短路控制电极层。

进一步的，所述欧姆短路控制电极层为镍层和金层。

进一步的，还包括有焊片以及与焊片连接的引线框架，所述器件封装在环氧树脂内。

一种玻璃钝化高压双向触发二极管的制备工艺，包括如下制备方法：

步骤1，使用厚度为215-225微米的p型硅片通过混酸1号腐蚀液进行化学抛光，抛光后的硅片厚度为195-205微米；

步骤2，将上述片材做双面旋涂刷磷源，然后推入扩散炉进行磷预烘和扩散，形成NPN三层结构的硅片，其中，旋涂刷转速为600转/分钟，推入扩散炉前炉温度为300°，使用氮气保护，进行磷源预烘，主扩散温度为1200-1250°，主扩散时间为3-5小时，磷扩散层的厚度为38-40微米；

步骤3，将上述片材的双面做第一次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤4，将上述片材做双面涂胶，第一次双面对准光刻，形成浅开槽图形，即短路电极层的硼扩散窗，通过混酸2号腐蚀液腐蚀后得到浅槽，浅槽的深度为3-5微米，将上述片材做双面涂一次硼源，旋涂刷工艺的转速为600转/分钟，将上述片材的双面做一次硼扩散，其中，推入前炉温度为300°进行预烘，使用氮气保护，主扩散温度为1220-1250°，主扩散时间为4-6小时，得到的短路电极层厚度为15-35微米，得到双面PNPNP结构；

步骤5，将上述片材的双面做第二次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤6，将上述片材双面涂胶，第二次双面对准光刻，形成硼表面接触扩散窗；将上述片材双面涂二次硼源，涂刷工艺的转速为600转/分钟；硼扩散的温度为1100-1150°，扩散时间为4-6小时，得到的表面接触电极层的厚度为5-7微米，得到双面P+PNPNPP+结构；

步骤7，将上述片材的双面做第三次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.2-1.6微米；

步骤8，将上述片材的双面涂胶，第三次双面对准光刻，形成深沟槽腐蚀区域，通过混酸3号腐蚀液腐蚀后形成电泳钝化沟槽，电泳钝化沟槽的深度为50-60微米；通过电泳涂布玻璃，烧成处理形成微晶玻璃钝化层；

步骤9，将上述片材的双面化学镀镍、双面化学镀金，形成欧姆短路控制电极层；

步骤10，将上述片材划片切分，形成单个芯片；

步骤11，将上述芯片封装，形成成品二极管。

进一步的，所述步骤1中的混酸1号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)2-4份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸1号腐蚀液配比后搅拌30分钟，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温10-13分钟。