[发明专利]一种平面整流二极管芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高反压终端保护膜的平面整流二极管芯片的制造方法，应用在集成电路或分立器件制造技术领域。

背景技术

整流二极管为日常中最为广泛使用的产品，市场规模比较大，一般分为台面整流二极管和平面整流二极管。反向击穿电压是整流二极管的关键参数，芯片制造过程中提高整流二极管芯片反向击穿电压的方法有台面结构和平面结构，通过降低表面电场来实现高的反向击穿电压。随着整流二极管应用领域的扩展，越来越多地采用平面结构的整流二极管芯片。平面结构的二极管降低表面电场、提高反向击穿电压的方案有很多，如场限制环（分压环）、场板、JTE结构等。实现这些结构，都需要较大的终端长度，增加了芯片的面积，也就意味着增加了芯片的成本。在平面整流二极管芯片的生产加工过程中，反向击穿电压与芯片尺寸是相互制约的，想要获得较高的反向击穿电压，一般需要通过增加终端尺寸才能得以实现，从而芯片尺寸也随之增加。有时为了降低生产成本以及满足相应的封装形式的要求，应用端的客户对芯片的大小有一定的限制，因此希望在提高平面整流二极管芯片的反向击穿电压的同时又不增加芯片尺寸。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有高反压终端保护膜的平面整流二极管芯片的制造方法，用来降低表面电场，同时使得终端耐压结构长度有较大的降低。且满足平面整流二极管芯片的反向击穿电压的要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种平面整流二极管芯片的制造方法，所述芯片包括N型单晶硅，在所述N型单晶硅的背面通过高浓度磷掺杂扩散的方式形成N⁺重掺杂衬底阴极区，在所述N型单晶硅的正面一侧通过高浓度硼掺杂扩散的方式形成P⁺阳极区，另一侧通过高浓度磷掺杂扩散的方式形成N⁺截止环区，在所述N型单晶硅的正面淀积一层SIPOS钝化层，所述SIPOS钝化层的底部两侧搭接于P⁺阳极区和N⁺截止环区上，在所述SIPOS钝化层的正面依次向上淀积相同面积的第一二氧化硅介质层、磷硅玻璃介质层和第二二氧化硅介质层，所述SIPOS钝化层、第一二氧化硅介质层、磷硅玻璃介质层和第二二氧化硅介质层构成高反压终端保护膜，在所述P⁺阳极区和N⁺截止环区的正面露出部分、高反压终端保护膜的两侧及正面两侧区域包覆有金属电极层，在所述高反压终端保护膜和金属电极层的正面涂覆有聚酰亚胺钝化层，所述方法包括以下步骤：

步骤一：在N型单晶硅一侧进行高浓度磷掺杂扩散，形成平面整流二极管芯片的N⁺重掺杂衬底阴极区；

步骤二：在N型单晶硅另一侧进行高浓度硼和高浓度磷的掺杂扩散，形成平面整流二极管芯片的P⁺阳极区和N⁺截止环区；

步骤三：将前面硅表面生长的二氧化硅层通过酸处理的方式全部泡除，选用硅烷和笑气通过一定的配比，采用低压化学气相淀积设备，在硅表面淀积一层SIPOS钝化层；

步骤四：在SIPOS钝化层⑤上面通过常压化学气相淀积设备，在SIPOS钝化层上面淀积一层二氧化硅介质层、一层磷硅玻璃介质层、一层二氧化硅介质层；

步骤五：对前面生长的多层介质层进行退火工艺，使得介质层更致密。然后通过刻蚀的方法将平面整流二极管芯片P⁺阳极区的金属电极引线孔刻出，通过金属淀积及金属刻蚀的方法刻蚀出金属电极层，最后通过合金工艺形成平面整流二极管芯片的阳极。

步骤六：在平面整流二极管芯片的最外层涂覆一层聚酰亚胺光刻胶，通过光刻、显影以及高温固化工艺，最后形成聚酰亚胺钝化层。

优选地，所述N⁺重掺杂衬底阴极区的掺杂浓度为：0.3-0.5Ω/□，掺杂深度为：170-200μm。

优选地，所述P⁺阳极区的掺杂浓度为：18-28Ω/□，掺杂深度为：15-30μm；N⁺截止环区的掺杂浓度为：8-10Ω/□，掺杂深度为：4-10μm。

优选地，所述低压化学气相淀积是将硅烷和笑气按照6:1-2:1的气体流量比例，在600℃-700℃的温度下进行反应，所述SIPOS钝化层的厚度范围为0.2μm~0.6μm。

优选地，所述常压化学气相淀积是将硅烷、磷烷和氧气按照2:5:30的气体流量比例，在400℃-500℃的温度下进行反应，三层介质层的厚度范围均为：0.1μm~0.5μm。