本發(fā)明涉及一種具有高反壓終端保護(hù)膜的平面整流二極管芯片的制造方法，應(yīng)用在集成電路或分立器件制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
整流二極管為日常中最為廣泛使用的產(chǎn)品，市場(chǎng)規(guī)模比較大，一般分為臺(tái)面整流二極管和平面整流二極管。反向擊穿電壓是整流二極管的關(guān)鍵參數(shù)，芯片制造過程中提高整流二極管芯片反向擊穿電壓的方法有臺(tái)面結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)，通過降低表面電場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)高的反向擊穿電壓。隨著整流二極管應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，越來越多地采用平面結(jié)構(gòu)的整流二極管芯片。平面結(jié)構(gòu)的二極管降低表面電場(chǎng)、提高反向擊穿電壓的方案有很多，如場(chǎng)限制環(huán)（分壓環(huán)）、場(chǎng)板、JTE結(jié)構(gòu)等。實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)，都需要較大的終端長(zhǎng)度，增加了芯片的面積，也就意味著增加了芯片的成本。在平面整流二極管芯片的生產(chǎn)加工過程中，反向擊穿電壓與芯片尺寸是相互制約的，想要獲得較高的反向擊穿電壓，一般需要通過增加終端尺寸才能得以實(shí)現(xiàn)，從而芯片尺寸也隨之增加。有時(shí)為了降低生產(chǎn)成本以及滿足相應(yīng)的封裝形式的要求，應(yīng)用端的客戶對(duì)芯片的大小有一定的限制，因此希望在提高平面整流二極管芯片的反向擊穿電壓的同時(shí)又不增加芯片尺寸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種具有高反壓終端保護(hù)膜的平面整流二極管芯片的制造方法，用來降低表面電場(chǎng)，同時(shí)使得終端耐壓結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度有較大的降低。且滿足平面整流二極管芯片的反向擊穿電壓的要求。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種平面整流二極管芯片的制造方法，所述芯片包括N型單晶硅，在所述N型單晶硅的背面通過高濃度磷摻雜擴(kuò)散的方式形成N+重?fù)诫s襯底陰極區(qū)，在所述N型單晶硅的正面一側(cè)通過高濃度硼摻雜擴(kuò)散的方式形成P+陽極區(qū)，另一側(cè)通過高濃度磷摻雜擴(kuò)散的方式形成N+截止環(huán)區(qū)，在所述N型單晶硅的正面淀積一層SIPOS鈍化層，所述SIPOS鈍化層的底部?jī)蓚?cè)搭接于P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)上，在所述SIPOS鈍化層的正面依次向上淀積相同面積的第一二氧化硅介質(zhì)層、磷硅玻璃介質(zhì)層和第二二氧化硅介質(zhì)層，所述SIPOS鈍化層、第一二氧化硅介質(zhì)層、磷硅玻璃介質(zhì)層和第二二氧化硅介質(zhì)層構(gòu)成高反壓終端保護(hù)膜，在所述P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)的正面露出部分、高反壓終端保護(hù)膜的兩側(cè)及正面兩側(cè)區(qū)域包覆有金屬電極層，在所述高反壓終端保護(hù)膜和金屬電極層的正面涂覆有聚酰亞胺鈍化層，所述方法包括以下步驟：
步驟一：在N型單晶硅一側(cè)進(jìn)行高濃度磷摻雜擴(kuò)散，形成平面整流二極管芯片的N+重?fù)诫s襯底陰極區(qū)；
步驟二：在N型單晶硅另一側(cè)進(jìn)行高濃度硼和高濃度磷的摻雜擴(kuò)散，形成平面整流二極管芯片的P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)；
步驟三：將前面硅表面生長(zhǎng)的二氧化硅層通過酸處理的方式全部泡除，選用硅烷和笑氣通過一定的配比，采用低壓化學(xué)氣相淀積設(shè)備，在硅表面淀積一層SIPOS鈍化層；
步驟四：在SIPOS鈍化層⑤上面通過常壓化學(xué)氣相淀積設(shè)備，在SIPOS鈍化層上面淀積一層二氧化硅介質(zhì)層、一層磷硅玻璃介質(zhì)層、一層二氧化硅介質(zhì)層；
步驟五：對(duì)前面生長(zhǎng)的多層介質(zhì)層進(jìn)行退火工藝，使得介質(zhì)層更致密。然后通過刻蝕的方法將平面整流二極管芯片P+陽極區(qū)的金屬電極引線孔刻出，通過金屬淀積及金屬刻蝕的方法刻蝕出金屬電極層，最后通過合金工藝形成平面整流二極管芯片的陽極。
步驟六：在平面整流二極管芯片的最外層涂覆一層聚酰亞胺光刻膠，通過光刻、顯影以及高溫固化工藝，最后形成聚酰亞胺鈍化層。
優(yōu)選地，所述N+重?fù)诫s襯底陰極區(qū)的摻雜濃度為：0.3-0.5Ω/□，摻雜深度為：170-200μm。
優(yōu)選地，所述P+陽極區(qū)的摻雜濃度為：18-28Ω/□，摻雜深度為：15-30μm；N+截止環(huán)區(qū)的摻雜濃度為：8-10Ω/□，摻雜深度為：4-10μm。
優(yōu)選地，所述低壓化學(xué)氣相淀積是將硅烷和笑氣按照6:1-2:1的氣體流量比例，在600℃-700℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，所述SIPOS鈍化層的厚度范圍為0.2μm~0.6μm。
優(yōu)選地，所述常壓化學(xué)氣相淀積是將硅烷、磷烷和氧氣按照2:5:30的氣體流量比例，在400℃-500℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，三層介質(zhì)層的厚度范圍均為：0.1μm~0.5μm。
優(yōu)選地，步驟五中對(duì)前面生長(zhǎng)的多層介質(zhì)層進(jìn)行高溫退火工藝，按氧氣和氯化氫80:1-40:1的氣體流量比例，在1000-1100℃的溫度進(jìn)行作業(yè)。
優(yōu)選地，步驟七中的高溫固化溫度為300℃，所述聚酰亞胺鈍化層的厚度范圍為1μm~5μm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
本發(fā)明中的SIPOS（半絕緣多晶硅）鈍化層能很好的避免固定電荷的積累，由于SIPOS鈍化層有一定的導(dǎo)電性，可以使得硅表面電場(chǎng)更均勻，在反偏狀態(tài)下可以降低表面電場(chǎng)強(qiáng)度，提高反向擊穿電壓。二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層能很好的防止SIPOS鈍化層被擊穿，磷硅玻璃（PSG）介質(zhì)層主要用于吸雜，阻止Na+等金屬離子聚集至硅表面，造成N型單晶硅表面反型，產(chǎn)生溝道漏電最終降低反向擊穿電壓。最外層的聚酰亞胺（PIA）鈍化層具有很好的抗沾污能力，有負(fù)電荷效應(yīng)，能有效抑制二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層中的正電荷。經(jīng)過多重介質(zhì)層的作用，很好的保護(hù)了高反壓終端區(qū)，有效的提高了反向擊穿電壓。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中具有高反壓終端保護(hù)膜的平面整流二極管芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參見圖1，本發(fā)明涉及一種平面整流二極管芯片的制造方法，所述芯片包括N型單晶硅2，在所述N型單晶硅2的背面通過高濃度磷摻雜擴(kuò)散的方式形成N+重?fù)诫s襯底陰極區(qū)1，在所述N型單晶硅2的正面一側(cè)通過高濃度硼摻雜擴(kuò)散的方式形成P+陽極區(qū)3，另一側(cè)通過高濃度磷摻雜擴(kuò)散的方式形成N+截止環(huán)區(qū)4，在所述N型單晶硅2的正面淀積一層SIPOS鈍化層5，所述SIPOS（半絕緣多晶硅）鈍化層5的底部?jī)蓚?cè)搭接于P+陽極區(qū)3和N+截止環(huán)區(qū)4上，在所述SIPOS鈍化層5的正面依次向上淀積相同面積的第一二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層6、磷硅玻璃（PSG）介質(zhì)層和第二二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層8，所述SIPOS鈍化層5、第一二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層6、磷硅玻璃（PSG）介質(zhì)層和第二二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層8構(gòu)成高反壓終端保護(hù)膜，在所述P+陽極區(qū)3和N+截止環(huán)區(qū)4的正面露出部分、高反壓終端保護(hù)膜的兩側(cè)及正面兩側(cè)區(qū)域包覆有金屬電極層9，在所述高反壓終端保護(hù)膜和金屬電極層9的正面涂覆有聚酰亞胺（PIA）鈍化層10。
具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
步驟一：在N型單晶硅一側(cè)進(jìn)行高濃度磷摻雜擴(kuò)散，形成平面整流二極管芯片的N+重?fù)诫s襯底陰極區(qū)，摻雜濃度為：0.3-0.5Ω/□，摻雜深度為：170-200μm。
步驟二：在N型單晶硅另一側(cè)進(jìn)行高濃度硼和高濃度磷的摻雜擴(kuò)散，形成平面整流二極管芯片的P+陽極區(qū)和N+截止環(huán)區(qū)，P+陽極區(qū)高濃度硼摻雜濃度為：18-28Ω/□；摻雜深度為：15-30μm；N+截止環(huán)區(qū)高濃度磷摻雜濃度為：8-10Ω/□；摻雜深度為：4-10μm；
步驟三：將前面硅表面生長(zhǎng)的二氧化硅層（SiO2）通過酸處理的方式全部泡除。采用低壓化學(xué)氣相淀積設(shè)備，按硅烷（SiH4）和笑氣（N2O）6:1-2:1的氣體流量比例，在600℃-700℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，在硅表面淀積一層SIPOS鈍化層，厚度范圍為0.2μm~0.6μm。
步驟四：在SIPOS鈍化層上面通過常壓化學(xué)氣相淀積設(shè)備，按硅烷（SiH4）、磷烷（PH3）和氧氣（O2）2:5:30的氣體流量比例，在400℃-500℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，在SIPOS鈍化層上面淀積一層二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層、一層磷硅玻璃（PSG）介質(zhì)層、一層二氧化硅（SiO2）介質(zhì)層，三層介質(zhì)層的厚度范圍均為：0.1μm~0.5μm。
步驟五：對(duì)前面生長(zhǎng)的多層介質(zhì)層進(jìn)行高溫退火工藝，按氧氣（O2）和氯化氫（HCl）80:1-40:1的氣體流量比例，在1000-1100℃的溫度進(jìn)行作業(yè)，該高溫退火工藝可以使得介質(zhì)層更致密。然后通過刻蝕的方法將平面整流二極管芯片P+陽極區(qū)③的金屬電極引線孔刻出，通過金屬淀積及金屬刻蝕的方法刻蝕出金屬電極層⑨，最后形成平面整流二極管芯片的陽極。
步驟六：在平面整流二極管芯片的最外層涂覆一層聚酰亞胺（PIA）光刻膠，通過光刻、顯影以及300℃左右的高溫固化工藝，最后形成聚酰亞胺（PIA）鈍化層，其厚度范圍為1μm~5μm。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。