专利名称：一种低功耗二极管制造工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种二极管制造工艺，具体涉及一种低功耗二极管制造工艺。
背景技术：
整流二极管广泛应用在各种电路中，可以说凡有电路处皆有二级管，利用其单向导通的特性把交流电转化为直流电，使电路的终端部件可以获得稳定的直流电输入。现有整流二极管的制造方法是以N型〈111〉晶向单晶硅片为基本材料，在该硅片的上表面进行一次硼掺杂形成平的P区，然后在下表面进行一次磷扩散形成平的N区，然后再进行光刻、 金属化、合金等工序，最终形成二极管的PN结构和电极金属，制成整流二极管，具体结构见附图1所示。上述整流二极管在工作的过程中，反向截止，正向导通，在正向电流导通过程中由于其自身的正向压降存在，二极管会不断发热，P=U*I (这里U是正向压降，I是代表正常工作的电流)。这部分功耗不但由于持续的发热而影响器件的可靠性和使用寿命，而且消耗大量无谓的能量，这和目前绿色节能的环保要求显得格格不入。
发明内容
本发明目的是通过优化的结构设计来提供一种低功耗二极管制造工艺，此二极管克服现有二极管功耗较大的缺陷。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
一种低功耗二极管制造工艺，选择硅片衬底，该硅片衬底为N型〈111〉晶向，然后按以下步骤进行操作
第一步，在所述硅片衬底上表面形成一层二氧化硅薄膜层；
第二步，通过光刻胶掩膜所述二氧化硅薄膜层的周边区域，并以此光刻胶作为掩膜层， 刻蚀并去除裸露的所述二氧化硅薄膜层的中央区域；
第三步，杂质浅掺杂，在所述硅片衬底上表面，采用B纸源通过热扩散方法对所述硅片衬底的中央区域进行掺杂，从而在此中央区域形成B扩散面，该B扩散面表面掺杂浓度至少 1021atm/cm3,扩散深度为 30 50 μ m ；
第四步，将所述二氧化硅薄膜层去除；
第五步，杂质深掺杂，在所述B扩散面及其周边区域采用B纸源通过热扩散方法进行深掺杂形成下表面呈弧形的P区，此P区由中央P区域和围绕此中央P区域的周边P区域组成，此中央P区域的掺杂深度大于周边P区域的掺杂深度，所述中央P区域扩散深度为 80-100 μ m,所述周边P区域扩散深度为60 80 μ m ；表面掺杂浓度至少1021atm/cm3 ； 第六步，在所述硅片衬底下表面进行磷杂质掺杂形成N区；
第七步，在所述周边P区域的边缘区域开沟槽，从而在所述硅片衬底上表面暴露PN结， 形成二极管器件区；
第八步，在所述硅片衬底上表面，沉积一层厚度为0. 2士0. 05 μ m的多晶硅钝化膜层； 第九步，在所述多晶硅钝化膜层上形成一层玻璃胶层；第十步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的玻璃胶去除； 第十一步，将第十步去除玻璃胶后的其余玻璃胶层烧结硬化； 第十二步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的多晶硅钝化膜去除，并裸露出所述P区；
第十三步，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，所述步骤一中，所述二氧化硅薄膜层在1100士0. 50C (1000士0. 50C )炉管内，通O2时间为20 士 1分钟，通水汽H2O时间为2 士0. 05小时的条件下形成。2、上述方案中，所述第三步中，首先，采用B纸源在炉管内进行杂质浅掺杂烧源， 工艺条件为在600°C炉管内，时间为4小时，气氛为N2 ；接着，杂质热扩散在1250士0. 5°C 炉管内，时间为8士0. 05小时，气氛为N2的条件下进行；
所述第五步中，首先，采用B纸源在炉管内进行杂质深掺杂，工艺条件为在600°C炉管内，时间为4小时，气氛为N2 ；接着，杂质热扩散在1250士0. 5°C炉管内，时间为观士0. 05小时，气氛为队的条件下进行。3、上述方案中，所述第七步中，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2V的HAC HNO3 :HF=3 5 3混合溶液中浸泡15士 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12(Γ140 μ m的沟槽。4、上述方案中，所述第八步中，多晶硅钝化膜层采用CVD工艺沉积，其工艺条件为温度为650士 1°C，时间30分钟，气源为SiH4气体和N2O气体。5、上述方案中，所述SiH4气体流速为每分钟130士5ml，所述队0气体流速为每分钟 30士2ml。6、上述方案中，所述第九步中，玻璃胶层的厚度为25 35μπι。7、上述方案中，所述第i^一步中，玻璃胶层烧结硬化温度为860°C，时间为30分钟。8、上述方案中，所述第十二步中，多晶硅钝化膜去除采用H20、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。9、上述方案中，所述第十三步中，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°C，时间为5分钟；
(2)将第一次化学镀镍后的金属层烧结，温度为600°C，时间为20分钟；
(3)第二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为30 10 50 :65，溶液温度为 90°C，时间为5分钟；
(4)化学镀金采用金氰化钾溶液，温度为90°C，时间为3分钟。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果
1、本发明选择合适阻值的单晶硅片衬底，进行多次选择性掺杂，从而形成接触面呈弧形的PN结，增加了 PN结有效面积，显著降低二极管在电路中应用时的功耗。
2、本发明制造工艺，工艺中增加成本不到1%，但是二极管的应用功耗降低约10%。3、本发明采用化学汽相淀积钝化和玻璃钝化结合的方法，减少侧壁的漏电流，提高了器件的可靠性。
附图1为现有二极管结构示意附图2A -H、2J为本发明低功耗二极管工艺流程图。以上附图中1、现有二极管；2、单晶硅片；3、B扩散面；4、P区；5、二氧化硅薄膜层；6、沟槽区；7、多晶硅钝化膜层；8、玻璃胶层；9、二极管器件区；10、中央区域；11、金属层；12、中央P区域；13、周边P区域。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述 实施例一种低功耗二极管制造工艺，
如附图2A -H、2J所示，具体工艺步骤如下 1、选择硅片衬底，该硅片衬底为N型〈111〉晶向。2、清洗半导体硅片用氨水ΝΗ40Η、双氧水H2A和水H2O按1 :2 :5配制的清洗液， 在75 °C条件下清洗硅片5分钟。3、旋转甩干把硅片插在旋转体上，在热氮气队保护中以每分钟800转的转速旋转5分钟。4、氧化条件是在1100 士 0. 5°C炉管内，通O2时间为20 士 1分钟，通水汽H2O时间为2士0. 05小时。5、光刻负性光阻剂在3000转/分钟条件下涂覆在硅片衬底上表面，光刻，显影、 140度烘烤60分钟；在该操作过程中，光刻尺寸的设计重要参数，比如50mil的芯片，该光刻的窗口尺寸是27mil。6、酸腐蚀通过光刻胶掩膜所述二氧化硅薄膜层的周边区域，并以此光刻胶作为掩膜层，刻蚀并去除裸露的所述二氧化硅薄膜层的中央区域；刻蚀具体采用H20、NH4F和HF 的混合溶液，其成分质量比为H2O =NH4F :HF=5 1 1常温，时间2分钟。7、杂质浅掺杂，在所述硅片衬底上表面，采用B纸源通过热扩散方法对所述硅片衬底的中央区域进行掺杂，从而在此中央区域形成B扩散面，具体为硼杂质源涂抹在硅片衬底上表面，B杂质热扩散在1250士0. 5°C炉管内，时间为8士0. 05小时，气氛为N2的条件下进行，扩散深度3(T50um。8-1、杂质烧源前处理第7步扩散出炉的硅片在49%的氢氟酸中浸泡2小时，去除表面的氧化层。8-2、杂质烧源硅片两边分别用P纸和B纸进行间隔排列，塞进600°C炉管，时间为4小时，气氛为N2，气体流速为4L/ min。9、将所述二氧化硅薄膜层去除；
10、杂质深扩散杂质深掺杂，在所述B扩散面及其周边区域采用B纸源通过热扩散方法进行深掺杂形成下表面呈弧形的P区，此P区由中央P区域和围绕此中央P区域的周边P区域组成，此中央P区域的掺杂深度大于周边P区域的掺杂深度，所述中央P区域扩散深度为80-100 μ m,所述周边P区域扩散深度为6(Γ80 μ m ；具体为将硅片衬底转至1250°C高温炉，时间为观小时，气氛为队的条件下进行，该气体流速为4L/ min，则扩硼面的表面掺杂浓度至少1021站111/(^3，测试方块电阻0.015 0/(^，扩散深度为80-100 μ m;扩磷面的表面掺杂浓度至少102°atm/Cm3，测试方块电阻0. 02 Ω /cm,扩散深度为50-70 μ m。11、喷砂对硅片双面喷砂，各去除5飞μ m，去除表面的氧化硅。12、氧化在硅片衬底上表面形成形成二氧化硅薄膜层，该二氧化硅薄膜层在 1050°C炉管内，通H2O气体，时间为60分钟。13、烘烤在氮气保护条件下，将硅片用200°C烘烤30分钟。14、涂胶以3000转/分钟的转速旋转涂胶10秒。15、烘烤用热板以100°C烘烤硅片30秒。16、光刻板曝光用光刻板以120万Lux-kc的光照强度对硅片进行曝光。17、显/定影先后在显影定影液中浸泡5min。18、烘烤用热板以120°C烘烤硅片30秒。19、检验用显微镜对光刻的显影观察检验。20、烘烤在氮气保护条件下，用140°C烘烤60分钟坚膜。21、腐蚀在所述周边P区域的边缘区域开沟槽，从而在所述硅片衬底上表面暴露 PN结，形成二极管器件区，具体为将所述硅片衬底上部分区域开沟槽，从而在所述硅片衬底挖出PN结，形成对应个数的二极管器件区；所述开沟槽通过光刻方式在所述硅片衬底上定义沟槽区，再在零下2V的HAC HNO3 HF=3 :5:3混合溶液中浸泡15分钟，去除所述硅片衬底上沟槽区的二氧化硅薄膜4及部分硅片衬底。沟槽深度约12(Γ 40μπι。22、检验用显微镜观察检验。23、去胶用硫酸H2SO4、双氧水H2O2按10 1比例对硅片去胶，温度120°C，时间5分钟。24、用氨水ΝΗ40Η、双氧水H2A和水H2O按1 :2 :5配制的清洗液，在75°C条件下清洗硅片5分钟。25、在所述硅片衬底上表面，沉积一层厚度为0. 2士0. 05 μ m的多晶硅钝化膜层， 具体为CVD沉积一层厚度为0. 2 μ m多晶硅钝化膜层；所述多晶硅钝化膜采用CVD工艺沉积，其工艺条件为温度为650°C，真空度400mmHg，时间30分钟，气源为SiH4气体和N2O气体。所述SiH4气体流速为每分钟130士5ml，所述队0气体流速为每分钟30ml。26、在所述多晶硅钝化膜层上形成一层玻璃胶层，具体为玻璃胶以2000转/分钟的转速旋转涂胶10秒，在所述多晶硅钝化膜层上形成一层厚度为25 35 μ m玻璃胶层。27、光刻板曝光用光刻板以10(Γ140万Luxlec的光照强度对硅片进行曝光。28、显/定影先后以2000转/分钟在显影定影液下旋转10s，将所述硅片衬底的二极管器件区的中央区域所对应处玻璃胶去除，并裸露出所述P区。29、玻璃烧结将其余玻璃胶层烧结硬化，所述玻璃胶层烧结硬化温度为860°C， 时间为30分钟。30、光刻胶涂覆以3000转/分钟的转速旋转涂胶10秒。31、光刻板曝光用光刻板以120万Lux-kc的光照强度对硅片进行曝光。
32、腐蚀将所述二极管器件区中央区域所对应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，其成分质量比为H2O =NH4F :HF=5 1 1常温，时间2分钟。33、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，该溶液个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°C，时间为5分钟。34、将第一次化学镀镍后的金属层烧结，温度为600°C，时间为20分钟。35、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，该溶液个成分质量比为氯化镍次亚磷酸钠氯化铵柠檬酸铵为30 10 50 :65，溶液温度为90°C， 时间为5分钟。36、化学镀金采用金氰化钾溶液，温度为90°C，时间为3分钟，形成金属层。37、外观检查。表一 IA整流普通二极管为例测试数据
权利要求
1.一种低功耗二极管制造工艺，其特征在于选择硅片衬底，该硅片衬底为N型〈111〉 晶向，然后按以下步骤进行操作第一步，在所述硅片衬底上表面形成一层二氧化硅薄膜层；第二步，通过光刻胶掩膜所述二氧化硅薄膜层的周边区域，并以此光刻胶作为掩膜层， 刻蚀并去除裸露的所述二氧化硅薄膜层的中央区域；第三步，杂质浅掺杂，在所述硅片衬底上表面，采用B纸源通过热扩散方法对所述硅片衬底的中央区域进行掺杂，从而在此中央区域形成B扩散面，该B扩散面表面掺杂浓度至少 1021atm/cm3,扩散深度为 30 50 μ m ；第四步，将所述二氧化硅薄膜层去除；第五步，杂质深掺杂，在所述B扩散面及其周边区域采用B纸源通过热扩散方法进行深掺杂形成下表面呈弧形的P区，此P区由中央P区域和围绕此中央P区域的周边P区域组成，此中央P区域的掺杂深度大于周边P区域的掺杂深度，所述中央P区域扩散深度为 80-100 μ m,所述周边P区域扩散深度为60 80 μ m ；第六步，在所述硅片衬底下表面进行磷杂质掺杂形成N区；第七步，在所述周边P区域的边缘区域开沟槽，从而在所述硅片衬底上表面暴露PN结， 形成二极管器件区；第八步，在所述硅片衬底上表面，沉积一层厚度为0. 2士0. 05 μ m的多晶硅钝化膜层； 第九步，在所述多晶硅钝化膜层上形成一层玻璃胶层； 第十步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的玻璃胶去除； 第十一步，将第十步去除玻璃胶后的其余玻璃胶层烧结硬化； 第十二步，将所述二极管器件区的中央区域所对应的多晶硅钝化膜去除，并裸露出所述P区；第十三步，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。
2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述步骤一中，所述二氧化硅薄膜层在1100士0. 5°C炉管内，通化时间为20士 1分钟，通水汽H2O时间为2士0. 05小时的条件下形成。
3.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第三步中，首先，采用B纸源在炉管内进行杂质浅掺杂烧源，工艺条件为在600°C炉管内，时间为4小时，气氛为N2 ；接着， 杂质热扩散在1250士0. 5°C炉管内，时间为8士0. 05小时，气氛为N2的条件下进行；所述第五步中，首先，采用B纸源在炉管内进行杂质深掺杂，工艺条件为在600°C炉管内，时间为4小时，气氛为N2 ；接着，杂质热扩散在1250士0. 5°C炉管内，时间为观士0. 05小时，气氛为队的条件下进行。
4.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第七步中，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°C的HAC HNO3 :HF=3 5 :3混合溶液中浸泡 15 士 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12(Γ 40μπι的沟槽。
5.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第八步中，多晶硅钝化膜层采用 CVD工艺沉积，其工艺条件为温度为650 士 1°C，时间30分钟，气源为SiH4气体和队0气体。
6.根据权利要求5所述的制造工艺，其特征在于所述SiH4气体流速为每分钟 130 士 5ml，所述队0气体流速为每分钟30 士 2ml。
7.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第九步中，玻璃胶层的厚度为 25 35 μ m0
8.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第十一步中，玻璃胶层烧结硬化温度为860°C，时间为30分钟。
9.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第十二步中，多晶硅钝化膜，去除采用H20、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。
10.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于所述第十三步中，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°C，时间为5分钟；(2)将第一次化学镀镍后的金属层烧结，温度为600°C，时间为20分钟；(3)第二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为30 10 50 :65，溶液温度为 90°C，时间为5分钟；(4)化学镀金采用金氰化钾溶液，温度为90°C，时间为3分钟。
全文摘要
本发明公开一种低功耗二极管制造工艺，选择硅片衬底；在所述硅片衬底上表面形成一层二氧化硅薄膜层；通过光刻胶掩膜所述二氧化硅薄膜层的周边区域，并以此光刻胶作为掩膜层，刻蚀并去除裸露的所述二氧化硅薄膜层的中央区域；杂质浅掺杂，在所述硅片衬底上表面，采用B纸源通过热扩散方法对所述硅片衬底的中央区域进行掺杂，从而在此中央区域形成B扩散面；将所述二氧化硅薄膜层去除；杂质深掺杂，在所述B扩散面及其周边区域采用B纸源通过热扩散方法进行深掺杂形成下表面呈弧形的P区，此P区由中央P区域和围绕此中央P区域的周边P区域组成，此中央P区域的掺杂深度大于周边P区域的掺杂深度。本发明克服了现有二极管功耗较大的缺陷。
文档编号H01L21/329GK102169833SQ201110065068
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者孙玉华 申请人:苏州固锝电子股份有限公司