一种玻璃钝化高压双向触发二极管的制作方法

本实用新型属于二极管制造技术领域，尤其是涉及一种玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺。

背景技术：

高压双向触发二极管(SIDAC)是一种二端半导体器件，其内部结构与双向晶闸管十分相似，区别在于没有触发门极，是电压自触发器件。SIDAC的工作状态如同一个开关，当电压低于断态峰值电压VDRM时，其漏电流IDRM极小(小于微安量级)，为断开状态；当电压超过其击穿电压UBO时，产生瞬间雪崩效应，该雪崩电流一旦超过开关电流IS，即进入雪崩倍增，在雪崩倍增下器件的阻抗骤然减小，电压降为导通电压(V<1.5V)，此时，SIDAC进入导通状态，允许通过大的通态电流(0.7-2A，RMS值)，当电流降到最小维持电流IH值之下时，SIDAC恢复到断开状态。

目前，高压双向触发二极管的制作流程为：化学机械抛光，硼扩散，氧化，一次光刻，磷扩散，二次光刻，一次玻璃烧涂，二次玻璃烧涂，三次玻璃烧涂，三次光刻、镀镍金，划片，酸洗及封装，其存在如下缺陷：1，多次玻璃烧涂才能得到抗击穿的微晶玻璃，制作工序复杂繁多，生产效率差，成本高；2，断态重复峰值电流较大；3，可靠性差，耐电流能力差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺，以解决目前高压双向触发二极管制作过程中的存在的限制条件。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种玻璃钝化高压双向触发二极管，包括NPN三层结构的硅片，所述硅片的双面对称光刻腐蚀有硼扩散窗，在该硼扩散窗内有短路电极层，该短路电极层上部还光刻有硼扩散窗，该硼扩散窗内有表面接触电极层，形成双面P+PNPNPP+结构，该双面P+PNPNPP+结构上还光刻腐蚀有电泳钝化沟槽，在该电泳钝化沟槽内有微晶玻璃钝化层，该双面P+PNPNPP+结构双面对称设置有欧姆短路控制电极层。

进一步的，所述欧姆短路控制电极层为镍层和金层。

进一步的，还包括有焊片以及与焊片连接的引线框架，所述器件封装在环氧树脂内。

一种玻璃钝化高压双向触发二极管的制备工艺，包括如下制备方法：

步骤1，使用厚度为215-225微米的p型硅片通过混酸1号腐蚀液进行化学抛光，抛光后的硅片厚度为195-205微米；

步骤2，将上述片材做双面旋涂刷磷源，然后推入扩散炉进行磷预烘和扩散，形成NPN三层结构的硅片，其中，旋涂刷转速为600转/分钟，推入扩散炉前炉温度为300°，使用氮气保护，进行磷源预烘，主扩散温度为1200-1250°，主扩散时间为3-5小时，磷扩散层的厚度为38-40微米；

步骤3，将上述片材的双面做第一次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤4，将上述片材做双面涂胶，第一次双面对准光刻，形成浅开槽图形，即短路电极层的硼扩散窗，通过混酸2号腐蚀液腐蚀后得到浅槽，浅槽的深度为3-5微米，将上述片材做双面涂一次硼源，旋涂刷工艺的转速为600转/分钟，将上述片材的双面做一次硼扩散，其中，推入前炉温度为300°进行预烘，使用氮气保护，主扩散温度为1220-1250°，主扩散时间为4-6小时，得到的短路电极层厚度为15-35微米，得到双面PNPNP结构；

步骤5，将上述片材的双面做第二次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤6，将上述片材双面涂胶，第二次双面对准光刻，形成硼表面接触扩散窗；将上述片材双面涂二次硼源，涂刷工艺的转速为600转/分钟；硼扩散的温度为1100-1150°，扩散时间为4-6小时，得到的表面接触电极层的厚度为5-7微米，得到双面P+PNPNPP+结构；

步骤7，将上述片材的双面做第三次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.2-1.6微米；

步骤8，将上述片材的双面涂胶，第三次双面对准光刻，形成深沟槽腐蚀区域，通过混酸3号腐蚀液腐蚀后形成电泳钝化沟槽，电泳钝化沟槽的深度为50-60微米；通过电泳涂布玻璃，烧成处理形成微晶玻璃钝化层；

步骤9，将上述片材的双面化学镀镍、双面化学镀金，形成欧姆短路控制电极层；

步骤10，将上述片材划片切分，形成单个芯片；

步骤11，将上述芯片封装，形成成品二极管。

进一步的，所述步骤1中的混酸1号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)2-4份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸1号腐蚀液配比后搅拌30分钟，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温10-13分钟。

进一步的，所述步骤4中的混酸2号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)1-2份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸2号腐蚀液配比后搅拌30分钟，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温5-8分钟。

进一步的，所述步骤8中的混酸3号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)5-8份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温10-13分钟，腐蚀温度为-6—-9°。

进一步的，所述步骤3、步骤5、步骤7中的氧化处理步骤包括干氧氧化、湿氧氧化、干氧氧化，时间分别为30分钟、60分钟、30分钟。

进一步的，所述步骤8中玻璃烧成温度为820°，烧成时间为30分钟。

进一步的，所述步骤9中化学镀镍的厚度为4-6微米，化学镀金的厚度为0.5-1.0微米。

相对于现有技术，本实用新型所述的玻璃钝化高压双向触发二极管及制备工艺具有以下优势：

(1)本发明所述制备工艺提高了器件的常温及高温性能，提高了器件的稳定性，应用广泛；

(2)本发明所述的制备工艺通过电泳法制备微晶玻璃钝化层，工艺先进，生产成本低，可靠性高，电参数性能大大改善。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的二极管管芯的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的SMA封装二极管成品的侧视内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的轴向封装成品二极管的内部结构示意图。

附图标记说明：

1-芯片；2-焊片；3-环氧树脂；4-引线框架；11-硅片；21-磷扩散层；；31-短路电极层；41-表面接触电极层；51-欧姆短路控制电极层；61-微晶玻璃钝化层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图1-3并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种玻璃钝化高压双向触发二极管，包括NPN三层结构的硅片11，所述硅片11的双面对称光刻腐蚀有硼扩散窗，在该硼扩散窗内有短路电极层31，该短路电极层31上部还光刻有硼扩散窗，该硼扩散窗内有表面接触电极层41，形成双面P+PNPNPP+结构，该双面P+PNPNPP+结构上还光刻腐蚀有电泳钝化沟槽，在该电泳钝化沟槽内有微晶玻璃钝化层61，该双面P+PNPNPP+结构双面对称设置有欧姆短路控制电极层51。

所述欧姆短路控制电极层51为镍层和金层。

还包括有焊片2以及与焊片2连接的引线框架4，所述器件封装在环氧树脂3内，所述引线框架4为铜引线。

一种玻璃钝化高压双向触发二极管的制备工艺，包括如下制备方法：

步骤1，使用厚度为215-225微米的p型硅片11，所述硅片11的电阻率为p型2-40欧姆/厘米，晶向<100>，通过混酸1号腐蚀液进行化学抛光，抛光后的硅片11厚度为195-205微米；

所述步骤1中的混酸1号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)2-4份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸1号腐蚀液配比后搅拌30分钟，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温10-13分钟；

步骤2，将上述片材做双面旋涂刷磷源，然后推入扩散炉进行磷预烘和扩散，形成NPN三层结构的硅片11，其中，旋涂刷转速为600转/分钟，推入扩散炉前炉温度为300°，使用氮气保护，进行磷源预烘，主扩散温度为1200-1250°，主扩散时间为3-5小时，磷扩散层21的厚度为38-40微米；

步骤3，将上述片材的双面做第一次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤4，将上述片材做双面涂胶，第一次双面对准光刻，形成浅开槽图形，即短路电极层31的硼扩散窗，通过混酸2号腐蚀液腐蚀后得到浅槽，浅槽的深度为3-5微米，将上述片材做双面涂一次硼源，旋涂刷工艺的转速为600转/分钟，将上述片材的双面做一次硼扩散，其中，推入前炉温度为300°进行预烘，使用氮气保护，主扩散温度为1220-1250°，主扩散时间为4-6小时，得到的短路电极层31厚度为15-35微米，得到双面PNPNP结构；

所述步骤4中的混酸2号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)1-2份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸2号腐蚀液配比后搅拌30分钟，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温5-8分钟；

步骤5，将上述片材的双面做第二次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.6-1.9微米；

步骤6，将上述片材双面涂胶，第二次双面对准光刻，形成硼表面接触扩散窗；将上述片材双面涂二次硼源，涂刷工艺的转速为600转/分钟；硼扩散的温度为1100-1150°，扩散时间为4-6小时，得到的表面接触电极层41的厚度为5-7微米，得到双面P+PNPNPP+结构；

步骤7，将上述片材的双面做第三次氧化处理，得到的氧化层厚度为1.2-1.6微米；

步骤8，将上述片材的双面涂胶，第三次双面对准光刻，形成深沟槽腐蚀区域，通过混酸3号腐蚀液腐蚀后形成电泳钝化沟槽，电泳钝化沟槽的深度为50-60微米；通过电泳涂布玻璃，烧成处理形成微晶玻璃钝化层61，玻璃烧成温度为820°，烧成时间为30分钟；

所述步骤8中的混酸3号腐蚀液配方为：硝酸12份，氢氟酸(49％)5-8份，冰乙酸4份，水1份，所述混酸1号腐蚀液的腐蚀时间为常温10-13分钟，腐蚀温度为-6—-9°；

步骤9，将上述片材的双面化学镀镍、双面化学镀金，形成欧姆短路控制电极层51，化学镀镍的厚度为5-5.5微米，化学镀金的厚度为0.5-0.6微米；

步骤10，将上述片材划片切分，形成单个芯片1；

步骤11，将上述芯片1封装，形成成品二极管。

所述步骤3、步骤5、步骤7中的氧化处理步骤包括干氧氧化、湿氧氧化、干氧氧化，时间分别为30分钟、60分钟、30分钟。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。