一種大電流二極管鈍化臺面結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大電流二極管鈍化臺面結構，包括N型硅材料層，所述N型硅材料層下方為高濃度N型雜質摻雜層，其上方為高濃度P型雜質摻雜層，在高濃度N型雜質摻雜層和高濃度P型雜質摻雜層的外層為多層金屬化層，其中，在高濃度P型雜質摻雜層上設有延伸至N型硅材料層的玻璃鈍化槽。通過改大電流二極管臺面聚酰亞胺鈍化為玻璃鈍化，解決了大管芯面積大電流二極管的高溫工作穩定問題。
【專利說明】一種大電流二極管鈍化臺面結構
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及半導體器件制造領域，具體地說涉及一種大電流二極管鈍化臺面 結構。
【背景技術】
[0002] 大電流快恢復二極管以其工作電流大（50A以上）、正向電壓小（1.4V以下）、反向 恢復時間短（l〇〇ns)的特點，被廣泛應用于電子線路、電源系統等的整流作用，尤其是大功 率的開關電路更是必不可少。
[0003] 由于所有的電子線路、電源系統在工作時都會發熱，因此電路中電子元器件的高 溫工作穩定性就成為考核產品質量和可靠性的重要技術指標，作為整流作用的大電流快恢 復二極管的高溫工作穩定性更是直接影響輸出電流的穩定性，從而決定電路、電源能否正 常工作。而大電流快恢復二極管的高溫工作穩定性主要是由產品的PN結臺面鈍化工藝決 定。
[0004] 目前國內外普遍采用聚酰亞胺鈍化PN結臺面，該臺面具有工藝簡單、成本低、批 產量大等優點，但由于聚酰亞胺是有機高分子鈍化材料，溫度穩定性差，采用該工藝的產品 PN結一般較淺，鈍化效果差，反向漏電流高溫下比較大，產品耐溫度沖擊等環境適應性的能 力較差，長期工作的穩定性也不理想。因此采用該鈍化結構無法實現二極管高壓大電流的 要求。 實用新型內容
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種大電流二極管鈍化臺面結構，其目的旨在通過改 大電流二極管臺面聚酰亞胺鈍化為玻璃鈍化，解決大管芯面積大電流二極管的高溫工作穩 定問題。
[0006] 為了達到如上目的，本實用新型采取如下技術方案：
[0007] -種大電流二極管鈍化臺面結構，包括N型硅材料層，所述N型硅材料層下方為高 濃度N型雜質摻雜層，其上方為高濃度P型雜質摻雜層，在高濃度N型雜質摻雜層和高濃度 P型雜質摻雜層的外層為多層金屬化層，其中，在高濃度P型雜質摻雜層上設有延伸至N型 硅材料層的玻璃鈍化槽。
[0008] 進一步地，所述玻璃鈍化槽縱向截面為半橢圓形結構，其槽寬100-200iim，槽深 40-70um〇
[0009] 進一步地，所述玻璃鈍化槽延伸至N型硅材料層層深10-20iim。
[0010] 進一步地，所述玻璃鈍化槽水平面為矩形結構，矩形邊的倒角為200 ym。
[0011] 進一步地，所述P型雜質摻雜層的外層的多層金屬化層設在玻璃鈍化槽的內側。
[0012] 采用如上技術方案具有如下有益效果：
[0013] 通過光刻刻蝕工藝去除管芯之間的硅材料，暴露出PN結溝槽，通過玻璃填涂鈍化 解決了高電壓大電流產品PN結溝槽較深（40i!m以上）的鈍化問題，避免了聚酰亞胺鈍化 無法解決的鈍化效果差、溫度穩定性差等問題。
[0014] 玻璃鈍化臺面結構及工藝技術替代聚酰亞胺鈍化PN結臺面，有效的提高了產品 的高溫工作穩定性，125°C高溫下測試反向漏電流，比采用現有方法，聚酰亞胺鈍化產品反 向漏電流減小了數倍，溫度循環和溫度沖擊等試驗都達到了國軍標及美軍標要求，現有方 法長期工作穩定性更是顯著提高，抗輻照指標填補國內空白，還優于國外同類產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需 要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實 施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他的附圖。
[0016] 圖1是N型雜質摻雜示意圖。
[0017] 圖2是P型雜質摻雜示意圖。
[0018] 圖3是玻璃鈍化臺面縱向解剖示意圖。
[0019] 圖4是多層金屬化層刻蝕縱向解剖示意圖。
[0020] 圖5是平面結構示意圖。
[0021]其中：11是N型硅材料層，12是高濃度N型雜質摻雜層，13是高濃度P型雜質摻 雜層，14是玻璃鈍化槽，15是多層金屬化層。
【具體實施方式】
[0022] 為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。
[0023] 大電流二極管玻璃鈍化臺面結構分縱向結構和橫向結構兩個方面，對照附圖4所 示，該大電流二極管鈍化臺面結構，包括N型硅材料層11，在N型硅材料層11下方為高濃度 N型雜質摻雜層12,其上方為高濃度P型雜質摻雜層13,在高濃度N型雜質摻雜層12和高 濃度P型雜質摻雜層13的外層為多層金屬化層15,其中，在高濃度P型雜質摻雜層13上設 有一對對稱分布且延伸至N型硅材料層11的玻璃鈍化槽14。P型雜質摻雜層13的外層的 多層金屬化層15設在玻璃鈍化槽14的內側。
[0024] 其中，玻璃鈍化槽14縱向截面為半橢圓形結構，其槽寬100-200iim，槽深 40-70iim。玻璃鈍化槽14延伸至N型硅材料層11層10-20iim。
[0025] 如圖5所示，玻璃鈍化槽14橫向結構的水平面為矩形結構，玻璃鈍化槽中為有效 面積，矩形邊的倒角為200m。
[0026] 下面給出本實用新型結構制作過程和原理：
[0027] 采用該技術設計的玻璃鈍化臺面結構的大電流二極管，正向電流50A、正向電壓 〈1. 4V/50A，方向耐壓500V、反向恢復時間100ns:
[0028] 半導體襯底為N型半導體硅材料，材料電阻率8 -12Q.CM;見圖1的N型硅材料 層11 ;
[0029] 在N型半導體襯底上摻雜N+型雜質（磷的氧化物），一般采用高溫擴散的方法實 現，擴散溫度在l〇〇〇°C?1200°C;見圖1的高濃度N型雜質摻雜層12 ;
[0030] 采用磨片的方法去除半導體襯底一面的N+型雜質層，暴露出f層，為摻雜P+型雜 質做準備；
[0031] 在暴露出的型半導體材料上再雙雜質摻雜P+型雜質（硼的氧化物和鋁的氧化 物），也采用高溫擴散的方法形成PN擴散結，擴散溫度在1000°C?1200°C，保證擴散結深達 到70ym;見圖2的高濃度P型雜質摻雜層13 ;
[0032] 對摻雜好的硅片，再采用高溫擴散的方法進行重金屬（鉬）摻雜，擴散溫度在 800°C?900°C，具體溫度點按反向恢復時間要求調整；
[0033] 進行第一次掩膜光刻，刻蝕暴露出PN結鈍化槽，槽深40iim?80iim;見圖3的玻 璃鈍化槽14 ;
[0034] 在鈍化槽中刮涂玻璃粉，并經過高溫燒結成型，燒結溫度520°C?800°C，完成PN 結玻璃鈍化；為保證深槽（40ym?80iim)玻璃粉的填充質量和鈍化質量，采用高低溫交替 燒結和多次刮涂的工藝解決；見圖4的玻璃鈍化槽14 ;
[0035] 采用真空濺射的方法，在硅片兩面制作多層金屬化層Ti/Ni/Ag，金屬化層厚度為 500六/5000六/12000>\;見圖4的多層金屬化層15 ;
[0036] 進行第二次掩膜光刻，刻蝕掉玻璃鈍化槽上的金屬化層；見圖4的多層金屬化層 15 ;采用機械分割的方法，將硅片分割成獨立的管芯。
[0037] 最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本實用新型的技術方案而非限 制，盡管參照實例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對 本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范 圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種大電流二極管鈍化臺面結構，包括N型硅材料層（11)，其特征在于：所述N型硅 材料層（11)下方為高濃度N型雜質摻雜層（12)，其上方為高濃度P型雜質摻雜層（13)，在 高濃度N型雜質摻雜層（12)和高濃度P型雜質摻雜層（13)的外層為多層金屬化層（15)， 其中，在高濃度P型雜質摻雜層（13)上設有一對對稱分布且延伸至N型硅材料層（11)的 玻璃鈍化槽（14)。
2. 根據權利要求1所述的大電流二極管鈍化臺面結構，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)縱向截面為半橢圓形結構，其槽寬100-200 μ m，槽深40-70 μ m。
3. 根據權利要求1所述的大電流二極管鈍化臺面結構，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)延伸至N型硅材料層（11)層深10-20 μ m。
4. 根據權利要求1所述的大電流二極管鈍化臺面結構，其特征在于：所述玻璃鈍化槽 (14)水平面為矩形結構，矩形邊的倒角為200 μ m。
5. 根據權利要求1所述的大電流二極管鈍化臺面結構，其特征在于：所述P型雜質摻 雜層（13)的外層的多層金屬化層（15)設在玻璃鈍化槽（14)的內側。
【文檔編號】H01L29/861GK204130549SQ201420569455
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】王嘉蓉 申請人:西安衛光科技有限公司