开管涂源全扩散制造低功耗雪崩晶闸管芯片的方法

摘要

本发明涉及一种开管涂源全扩散制造低功耗雪崩晶闸管芯片的方法，包括1)工艺环境准备；2)超声波清洗；3)硅片清洗；4)清洗石英架、石英砣：5)硅片硼-铝扩散；6)氧化；7)一次光刻；8)磷扩散；9)割圆；10)烧结；11)二次光刻与蒸发一次成型；12)合金；13)台面处理；14)测试。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)采用硼-铝一次扩散，保证PN结前沿平缓及产品的一致性；2)采用二次光刻与蒸发一次成型技术，简化工序，降低物理损伤，提高成品率和产品性能的可靠性；3)在超净工艺环境中操作，特殊的清洗方法及优质清洗试剂保证长的少子寿命；4)新型烧结技术保证烧结变形小，粘接牢固，保证扩散参数稳定不变。

主权项

开管涂源全扩散制造低功耗雪崩晶闸管芯片的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)工艺环境准备工艺环境中的空气双级双过滤，过滤后的空气在10级以下；2)超声波清洗硅片超声波除砂1小时以上，氢氟酸超声波清洗1小时以上，分别用常温和70℃去离子水冲洗，再用去离子水超声波清洗2小时以上，每30～35分钟更换一次去离子水，然后用冷热去离子水交替冲洗四遍；3)硅片清洗配制1#液，体积比为氨水：过氧化氢：去离子水＝1：2：5；配制2#液，体积比为盐酸：过氧化氢：去离子水＝1：2：7；将超砂后的硅片放入1#液中，在加热器上煮5～6分钟，用去离子水冲洗10～15遍，换洁净的1#液重复煮一遍，再用冷、热去离子水交替冲洗20～25遍；将硅片放入2#液中，在加热器上煮5～6分钟，用去离子水冲洗10～12遍，换上洁净的2#液重复煮一遍，用冷、热去离子水交替各冲洗25～30遍，最后将清洗干净的硅片放入180℃烘箱中烘1小时以上；4)清洗石英架、石英砣将石英架、石英砣放入体积比为H₂O：HF＝4：1的氢氟酸溶液中，浸泡30～35分钟，取出用冷热去离子水冲洗各20～25遍，放入180℃烘箱中烘1小时以上；5)硅片硼‑铝扩散将氧化硼、硝酸铝溶于无水乙醇中，配制比例100～400mg:3g:100ml，制成氧化硼‑硝酸铝溶液作为扩散源，用涂胶机将扩散源涂在硅片表面，将硅片叠放在石英架上，放到1260℃扩散炉中进行高温扩散；20～30小时以后闭炉；6)氧化将硼扩散后的硅片放到1150℃氧化炉中做氧化，通水汽2小时以上、氧气1小时以上各两次，氧气流量500ml/分钟，时间到后闭炉；7)一次光刻将氧化后的硅片需要刻图形的一面甩光刻胶，在烘箱中80℃温度下烘20～25分钟，冷却后在光刻机下曝光，曝光后在120#汽油溶液中显影10～15分钟，再在洁净的120#汽油溶液中定影2～3分钟，在140℃温度下烘干，将背面涂真空蜂蜡，再用光刻腐蚀液腐蚀，然后去胶烘干；8)磷扩散将光刻好并经检验合格的硅片，用1#液、2#液清洗干净，烘干后放到磷扩散炉中，待炉温升到1200℃通磷源和氧气、氮气保护气体，炉温升到1250℃时关闭磷源，停止升温继续通保护气体，直到扩散炉降温到1000℃以下，闭炉闭气；9)割圆用高速割圆机将硅片图形以外的部分去掉，制成芯片；10)烧结将装载芯片的钢架推入真空烧结炉的恒温区中，开启真空泵及真空机组，当真空达2X10^‑3Pa时推入烧结炉，在550℃温度下恒温加热20～25分钟，然后以每分钟2℃的速度升温到650℃，恒温加热20～25分钟后，再以每分钟2℃的速度降温至550℃，取下炉盖，自然降温至400℃时推离炉体，当温度低于200℃时，放气取出石墨船；11)二次光刻与蒸发一次成型将烧结后的芯片放到蒸发台的载片台上，用模具圆环将芯片的隔离环屏蔽，将高纯铝丝缠在钨丝电极上，盖上蒸发台罩，抽真空到2×10^‑3Pa；然后给钨丝电极加热，待钨丝上的铝全蒸发完后，关闭蒸发电源，待机器蒸发室冷却后将芯片取出，测试铝膜厚度8～10um为合格；12)合金将蒸发合格的芯片放到合金炉中，在520℃～540℃温度下加热30分钟～60分钟，停止加热，待炉温降到400℃以下将芯片推离炉体，自然冷却到100℃以下取出；13)台面处理磨角：将芯片正反面保护后进行磨角，角度为20度：4度，磨角边宽2.5mm；台面腐蚀：将芯片固定在腐蚀架上，用体积比为氢氟酸：硝酸＝1：6的混酸腐蚀，然后用去离子水冲洗，烤干后涂406胶，做潮湿、高温试验后，在真空烘箱中180℃温度下老化72小时；14)测试测试芯片性能，正反向要求硬特性电压400V～600V之间；触发电流30mA～80mA；触发电压1.5V以下；DV/DT达到1000V/μS；DI/DT大于50A/μS。