一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法
【专利摘要】本发明提供的一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼或钨作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护，然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型；本发明芯片成正斜角，降低了器件的表面电场，提高了芯片表面的稳定性；在芯片腐蚀过程中最大限度的清洁了芯片表面，减少了界面电荷的影响，使器件具有良好的雪崩击穿性能，提升产品的可靠性；由于钝化层较厚，同时具有一定的含铅量使产品能在辐照条件下稳定工作。
【专利说明】
一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法
技术领域
[0001]本发明涉二极管制作工艺，尤其涉及一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法。【背景技术】
[0002]半导体电压调整二极管(稳压二极管)是一种工作在击穿状态的器件，本发明涉及一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管的制造方法，大大提升了器件的运用领域，产品可使用于环境要求极其严酷的航空、航天领域中。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明提供了一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法。
[0004]本发明通过以下技术方案得以实现。
[0005]本发明提供的一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼或钨作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护，然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:
[0006]a)通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的 P面和N面制备铝或银的金属薄膜层；
[0007]b)通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成截面为梯形台面的管芯；
[0008]c)采用清洗剂对切割好的管芯进行腐蚀清洗14?16min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗8?12min，再用酒精进行超声波清洗8?12min，然后脱水、烘干；
[0009]d)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个整体的电极引线，再电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放到石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中将电极引线和管芯进行熔焊键和。
[0010]e)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0011]f)将酸腐蚀后的二极管放入碱腐蚀液中腐蚀清洗3?5min，去除后用冷、热去离子水交替冲洗10次；
[0012]g)成型后的二极管放入温度为55?60°C的钝化液中钝化1?3min;
[0013]h)将酸腐蚀后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度在800目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中进行成型2?3h。 [〇〇14] 所述清洗剂按质量百分比是65 %?68 %的硝酸、彡40 %的氢氟酸、95 %?98 %的硫酸、彡99.5%的冰乙酸按体积比8:2:2:5的混合溶液。[〇〇15] 所述高温烧结的焊料为铜焊片，其高温烧结温度为800?900°C。
[0016]所述管芯上的金属薄膜为管芯键和的焊料，其熔焊键和的温度为620?750°C。 [〇〇17]所述酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65%?68%的硝酸、多40%的氢氟酸、 95 %?98 %的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按体积比12:9:12:6的混合溶液。[〇〇18] 所述碱腐蚀液为3%?6%的氢氧化钾溶液，碱腐蚀液温度为90?95°C。[〇〇19]所述钝化液按质量百分比是彡30 %的双氧水、彡85 %的双氧水和离子水按2: 2: 5 混合的混合液。
[0020]所述玻璃粉中含有2%?10%的铅，其膨胀系数与钼、钨电极相近。
[0021]所述低温成型炉升温速率10?15°C/min，升温时间45?65min，最高烧结温度660 °C，恒温时间5?15min，降温速率彡5°C/min。[〇〇22]本发明的有益效果在于:芯片分离采用正吹砂切割方式形成正斜角，大大降低了器件的表面电场，提高了芯片表面的稳定性;在芯片腐蚀过程中采用酸腐蚀去除芯片台面损伤层、腐蚀工艺去除粘附在芯片表面的重金属离子、热钝化方式中和碱金属离子并在芯片表面生长一层二氧化硅钝化保护层的工艺，最大限度的清洁了芯片表面，减少了界面电荷的影响，使器件具有良好的雪崩击穿性能，提升产品的可靠性;产品采用具有一定含铅成分的玻璃粉经高温成型实现产品的钝化兼封装作用，由于钝化层较厚，同时具有一定的含铅量使产品能在辐照条件下稳定工作。产品组件中的钼(钨)电极与芯片和玻璃钝化层的热膨胀系数相当，提升了产品的热匹配性能，同时在产品玻璃粉的成型过程中采用低温成型工艺，升温、降温速率较慢，能较好的释放玻璃钝化层中的应力，器件能在-65?200 °C的温度条件下工作，具有较高的可靠性。【具体实施方式】[〇〇23]下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0024] —种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼或钨作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护，然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:[〇〇25] a)通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的 P面和N面制备铝或银的金属薄膜层；
[0026]b)通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成截面为梯形台面的管芯；
[0027] c)采用清洗剂对切割好的管芯进行腐蚀清洗14?16min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗8?12min，再用酒精进行超声波清洗8?12min，然后脱水、烘干；
[0028] d)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个整体的电极引线，再电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放到石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中将电极引线和管芯进行熔焊键和。
[0029] e)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0030] f)将酸腐蚀后的二极管放入碱腐蚀液中腐蚀清洗3?5min，去除后用冷、热去离子水交替冲洗10次；
[0031]g)酸腐蚀后的二极管放入温度为55?60°C的钝化液中钝化1?3min;
[0032]h)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度在 800目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中进行成型2?3h。[〇〇33] 所述清洗剂按质量百分比是65%?68%的硝酸、彡40%的氢氟酸、95%?98%的硫酸、彡99.5%的冰乙酸按体积比8:2:2:5的混合溶液。[〇〇34] 所述高温烧结的焊料为铜焊片，其高温烧结温度为800?900°C。[〇〇35]所述管芯上的金属薄膜为管芯键和的焊料，其熔焊键和的温度为620?750°C。 [〇〇36]所述酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65%?68%的硝酸、多40%的氢氟酸、 95 %?98 %的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按体积比12:9:12:6的混合溶液。[〇〇37] 所述碱腐蚀液为3%?6%的氢氧化钾溶液，碱腐蚀液温度为90?95°C。[〇〇38]所述钝化液按质量百分比是彡30 %的双氧水、彡85 %的双氧水和离子水按2: 2: 5 混合的混合液。
[0039]所述玻璃粉中含有2%?10%的铅，其膨胀系数与钼、钨电极相近。
[0040]所述低温成型炉升温速率10?15°C/min，升温时间45?65min，最高烧结温度660 °C，恒温时间5?15min，降温速率彡5°C/min。[0041 ] 实施例1
[0042] —种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护， 然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;步骤为:[〇〇43](1)制备管芯。通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的P面和N面制备铝或银的金属薄膜层，再通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成为梯形台面的管芯。
[0044](2)腐蚀清洗管芯。采用硝酸、氢氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸对切割好的管芯进行腐蚀，硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的质量百分浓度分别为:65、40 %、95%、99.5%混合酸中硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的体积配比为8:2:2:5，腐蚀时间为141^11，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗一次，时间l〇min，在用酒精进行超声波清洗一次，时间lOmin，然后脱水、烘干。通过上述混合酸的腐蚀清洗，能够有效去除芯片台面的机械损伤层和杂质离子。
[0045](3)烧焊组装。以铜焊片作为焊料，通过高温烧结方法将钼或钨电极与铜金属引线或铜包钢丝引线烧焊在一起形成整体的电极引线，高温烧结的温度为800°C ;再将两个电极引线与一个管芯配组装入石墨模具中，石墨磨具上盖板和下盖板，配组时两个电极引线的电极端面分别与管芯的P面和N面上的金属薄膜紧密接触，电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放，再将石墨模具放入真空烧结炉中，并在高温下将电极引线和管芯进行熔焊键合，铝金属薄膜对应的熔焊键合温度为640°C，提高熔焊键合的质量。管芯上的金属薄膜是实现电极引线与管芯键合的焊料，石墨磨具的上盖板主要是提高产品组件烧焊后的同心度。
[0046](4)台面酸腐蚀腐蚀。将烧焊组装好的裸二极管插入专用的腐蚀盘中，并采用纯度为分析纯的硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸对其进行腐蚀，配置混合酸时硝酸、氢氟酸、 冰乙酸、硫酸体积比为12:9:6:12:;并将腐蚀液冷藏至3°C，腐蚀次数三次，每次50秒钟;所用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸的质量百分比浓度分别为:65 %，40 %，99.5 %，95 %，腐蚀完成后用大量去离子水进行冲洗。上述混合酸的配比对芯片具有较好的腐蚀作用，使芯片台面腐蚀光亮、同时又能尽量减少其对电极材料中铜引线及钼电极的腐蚀。
[0047](5)台面碱腐蚀。将酸腐蚀清洗后的产品放入浓度3%的氢氧化钾溶液中，溶液温度90°C，腐蚀时间3min，取出后用大量冷、热去离子水冲洗，次数10次，碱腐蚀的目的是清除酸腐蚀后附着在芯片台面的金属及杂质离子。成型更清洁的台面。[〇〇48](6)钝化处理，将碱腐蚀清洗后额产品进行热钝化处理，其钝化液配比为双氧水、磷酸、去离子水按2: 2:5，钝化液温度在55 °C，钝化次数两次，时间lmin，所用双氧水、磷酸纯度为分析纯，质量百分比为30%、85%。热钝化的目的是在芯片表面湿法生长一层二氧化硅钝化层，其中磷酸主要为缓冲溶液，提供酸根离子，双氧水的作用是与硅反应生成二氧化硅，实现硅表面钝化保护。同时由于钝化液是酸性液体，产品在碱腐蚀后加入酸性液体进行钝化也达到了一定的中和作用，使碱腐蚀后的产品组件更容易清洗干净。
[0049](7)封装成型。在腐蚀清洗后的管芯装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆玻璃粉浆，形成均匀的球体，其中钝化玻璃粉为特殊玻璃粉，颗粒度在800目，玻璃粉含铅量在2%，涂粉后送入低温成型炉中进行成型，成型时间2个小时，设备升温速率10°C/ min，升温时间45min，最高烧结温度660°C，恒温时间5min，降温速率5°C/min。产品经高温成型后玻璃粉浆融凝实现的芯片台面的钝化兼封装作用，芯片台面区域的玻璃钝化层厚度 lmm〇
[0050]实施例2:
[0051]—种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护， 然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:[〇〇52](1)制备管芯。通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的P面和N面制备铝或银的金属薄膜层，再通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成为梯形台面的管芯。[〇〇53](2)腐蚀清洗管芯。采用硝酸、氢氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸对切割好的管芯进行腐蚀，硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的质量百分浓度分别为:66 %、50 %、96 %、99.7%混合酸中硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的体积配比为8:2:2:5，腐蚀时间为151^11，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗一次，时间l〇min，在用酒精进行超声波清洗一次，时间lOmin，然后脱水、烘干。通过上述混合酸的腐蚀清洗，能够有效去除芯片台面的机械损伤层和杂质离子。
[0054](3)烧焊组装。以铜焊片作为焊料，通过高温烧结方法将钼或钨电极与铜金属引线或铜包钢丝引线烧焊在一起形成整体的电极引线，高温烧结的温度为850°C;再将两个电极引线与一个管芯配组装入石墨模具中，石墨磨具上盖板和下盖板，配组时两个电极引线的电极端面分别与管芯的P面和N面上的金属薄膜紧密接触，电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放，再将石墨模具放入真空烧结炉中，并在高温下将电极引线和管芯进行熔焊键合，铝金属薄膜对应的熔焊键合温度为650°C，提高熔焊键合的质量。管芯上的金属薄膜是实现电极引线与管芯键合的焊料，石墨磨具的上盖板主要是提高产品组件烧焊后的同心度。
[0055](4)台面酸腐蚀腐蚀。将烧焊组装好的裸二极管插入专用的腐蚀盘中，并采用纯度为分析纯的硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸对其进行腐蚀，配置混合酸时硝酸、氢氟酸、 冰乙酸、硫酸体积比为12:9:6:12:;并将腐蚀液冷藏至2°C，腐蚀次数三次，每次50秒钟;所用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸的质量百分比浓度分别为:66 %、50 %、99.6 %、96 %，腐蚀完成后用大量去离子水进行冲洗。上述混合酸的配比对芯片具有较好的腐蚀作用，使芯片台面腐蚀光亮、同时又能尽量减少其对电极材料中铜引线及钼电极的腐蚀。
[0056](5)台面碱腐蚀。将酸腐蚀清洗后的产品放入浓度4%的氢氧化钾溶液中，溶液温度92°C，腐蚀时间4min，取出后用大量冷、热去离子水冲洗，次数10次，碱腐蚀的目的是清除酸腐蚀后附着在芯片台面的金属及杂质离子。成型更清洁的台面。[〇〇57](6)钝化处理，将碱腐蚀清洗后额产品进行热钝化处理，其钝化液配比为双氧水、磷酸、去离子水按2: 2:5,钝化液温度在59°C之间，钝化次数两次，时间2min，所用双氧水、磷酸纯度为分析纯，质量百分比为50%、87%。热钝化的目的是在芯片表面湿法生长一层二氧化硅钝化层，其中磷酸主要为缓冲溶液，提供酸根离子，双氧水的作用是与硅反应生成二氧化硅，实现硅表面钝化保护。同时由于钝化液是酸性液体，产品在碱腐蚀后加入酸性液体进行钝化也达到了一定的中和作用，使碱腐蚀后的产品组件更容易清洗干净。
[0058](7)封装成型。在腐蚀清洗后的管芯装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆玻璃粉浆，形成均匀的球体，其中钝化玻璃粉为特殊玻璃粉，颗粒度在900目，玻璃粉含铅量在5%，涂粉后送入低温成型炉中进行成型，成型时间2.3个小时，设备升温速率12°C/ min，升温时间50min，最高烧结温度660°C，恒温时间9min，将温速率4°C/min。产品经高温成型后玻璃粉浆融凝实现的芯片台面的钝化兼封装作用，芯片台面区域的玻璃钝化层厚度 1.2mm〇[〇〇59] 实施例3:
[0060]—种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钨作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护， 然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:
[0061](1)制备管芯。通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的P面和N面制备铝或银的金属薄膜层，再通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成为梯形台面的管芯。
[0062](2)腐蚀清洗管芯。采用硝酸、氢氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸对切割好的管芯进行腐蚀，硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的质量百分浓度分别为:67%、55%、97%、99.7%混合酸中硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的体积配比为8:2:2:5，腐蚀时间为15.51^11，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗一次，时间lOmin，在用酒精进行超声波清洗一次，时间lOmin， 然后脱水、烘干。通过上述混合酸的腐蚀清洗，能够有效去除芯片台面的机械损伤层和杂质离子。
[0063](3)烧焊组装。以铜焊片作为焊料，通过高温烧结方法将钼或钨电极与铜金属引线或铜包钢丝引线烧焊在一起形成整体的电极引线，高温烧结的温度为870°C;再将两个电极引线与一个管芯配组装入石墨模具中，石墨磨具上盖板和下盖板，配组时两个电极引线的电极端面分别与管芯的P面和N面上的金属薄膜紧密接触，电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放，再将石墨模具放入真空烧结炉中，并在高温下将电极引线和管芯进行熔焊键合，铝金属薄膜对应的熔焊键合温度为665°C，提高熔焊键合的质量。管芯上的金属薄膜是实现电极引线与管芯键合的焊料，石墨磨具的上盖板主要是提高产品组件烧焊后的同心度。
[0064](4)台面酸腐蚀腐蚀。将烧焊组装好的裸二极管插入专用的腐蚀盘中，并采用纯度为分析纯的硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸对其进行腐蚀，配置混合酸时硝酸、氢氟酸、 冰乙酸、硫酸体积比为12:9:6:12:;并将腐蚀液冷藏至2.5°C，腐蚀次数三次，每次50秒钟； 所用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸的质量百分比浓度分别为:67%、55%、99.7%、95%? 98%，腐蚀完成后用大量去离子水进行冲洗。上述混合酸的配比对芯片具有较好的腐蚀作用，使芯片台面腐蚀光亮、同时又能尽量减少其对电极材料中铜引线及钼电极的腐蚀。
[0065](5)台面碱腐蚀。将酸腐蚀清洗后的产品放入浓度5%的氢氧化钾溶液中，溶液温度94°C，腐蚀时间4min，取出后用大量冷、热去离子水冲洗，次数10次，碱腐蚀的目的是清除酸腐蚀后附着在芯片台面的金属及杂质离子。成型更清洁的台面。[〇〇66](6)钝化处理，将碱腐蚀清洗后额产品进行热钝化处理，其钝化液配比为双氧水、磷酸、去离子水按2: 2:5，钝化液温度在58°C之间，钝化次数两次，时间2.5min，所用双氧水、 磷酸纯度为分析纯，质量百分比为60%、93%。热钝化的目的是在芯片表面湿法生长一层二氧化硅钝化层，其中磷酸主要为缓冲溶液，提供酸根离子，双氧水的作用是与硅反应生成二氧化硅，实现硅表面钝化保护。同时由于钝化液是酸性液体，产品在碱腐蚀后加入酸性液体进行钝化也达到了一定的中和作用，使碱腐蚀后的产品组件更容易清洗干净。
[0067](7)封装成型。在腐蚀清洗后的管芯装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆玻璃粉浆，形成均匀的球体，其中钝化玻璃粉为特殊玻璃粉，颗粒度在1〇〇〇目以上，玻璃粉含铅量在9%，涂粉后送入低温成型炉中进行成型，成型时间2.5个小时，设备升温速率 14 °C/min，升温时间60min，最高烧结温度660 °C，恒温时间14min，将温速率2 °C /min。产品经高温成型后玻璃粉浆融凝实现的芯片台面的钝化兼封装作用，芯片台面区域的玻璃钝化层厚度1.3mm。[〇〇68] 实施例4:
[0069]—种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钨作为电极引线，管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保护， 然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:
[0070](1)制备管芯。通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的P面和N面制备铝或银的金属薄膜层，再通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成为梯形台面的管芯。
[0071](2)腐蚀清洗管芯。采用硝酸、氢氟酸、硫酸、冰乙酸的混合酸对切割好的管芯进行腐蚀，硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的质量百分浓度分别为:68 %、60 %、98 %、99.8%混合酸中硝酸、氢氟酸、硫酸和冰乙酸的体积配比为8:2:2:5，腐蚀时间为161^11，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗一次，时间l〇min，在用酒精进行超声波清洗一次，时间lOmin，然后脱水、烘干。通过上述混合酸的腐蚀清洗，能够有效去除芯片台面的机械损伤层和杂质离子。
[0072](3)烧焊组装。以铜焊片作为焊料，通过高温烧结方法将钼或钨电极与铜金属引线或铜包钢丝引线烧焊在一起形成整体的电极引线，高温烧结的温度为900°C ;再将两个电极引线与一个管芯配组装入石墨模具中，石墨磨具上盖板和下盖板，配组时两个电极引线的电极端面分别与管芯的P面和N面上的金属薄膜紧密接触，电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放，再将石墨模具放入真空烧结炉中，并在高温下将电极引线和管芯进行熔焊键合，铝金属薄膜对应的熔焊键合温度为680°C，提高熔焊键合的质量。管芯上的金属薄膜是实现电极引线与管芯键合的焊料，石墨磨具的上盖板主要是提高产品组件烧焊后的同心度。[〇〇73](4)台面酸腐蚀腐蚀。将烧焊组装好的裸二极管插入专用的腐蚀盘中，并采用纯度为分析纯的硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸混合酸对其进行腐蚀，配置混合酸时硝酸、氢氟酸、 冰乙酸、硫酸体积比为12:9:6:12:;并将腐蚀液冷藏至2.5°C，腐蚀次数三次，每次50秒钟； 所用硝酸、氢氟酸、冰乙酸、硫酸的质量百分比浓度分别为:68%、60%、99.8%、98%，腐蚀完成后用大量去离子水进行冲洗。上述混合酸的配比对芯片具有较好的腐蚀作用，使芯片台面腐蚀光亮、同时又能尽量减少其对电极材料中铜引线及钼电极的腐蚀。
[0074](5)台面碱腐蚀。将酸腐蚀清洗后的产品放入浓度6%的氢氧化钾溶液中，溶液温度95°C，腐蚀时间5min，取出后用大量冷、热去离子水冲洗，次数10次，碱腐蚀的目的是清除酸腐蚀后附着在芯片台面的金属及杂质离子。成型更清洁的台面。[〇〇75](6)钝化处理，将碱腐蚀清洗后额产品进行热钝化处理，其钝化液配比为双氧水、磷酸、去离子水按2: 2:5，钝化液温度在58°C之间，钝化次数两次，时间2.5min，所用双氧水、 磷酸纯度为分析纯，质量百分比为65%、95%。热钝化的目的是在芯片表面湿法生长一层二氧化硅钝化层，其中磷酸主要为缓冲溶液，提供酸根离子，双氧水的作用是与硅反应生成二氧化硅，实现硅表面钝化保护。同时由于钝化液是酸性液体，产品在碱腐蚀后加入酸性液体进行钝化也达到了一定的中和作用，使碱腐蚀后的产品组件更容易清洗干净。
[0076](7)封装成型。在腐蚀清洗后的管芯装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆玻璃粉浆，形成均匀的球体，其中钝化玻璃粉为特殊玻璃粉，颗粒度在1200目以上，玻璃粉含铅量在10%，涂粉后送入低温成型炉中进行成型，成型时间3个小时，设备升温速率 15 °C/min，升温时间65min，最高烧结温度660 °C，恒温时间15min，将温速率1.5 °C/min。产品经高温成型后玻璃粉浆融凝实现的芯片台面的钝化兼封装作用，芯片台面区域的玻璃钝化层厚度1.4mm。
【主权项】
1.一种高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，采用钼或钨作为电极引线， 管芯采用铝作为焊料，芯片采用深结扩散工艺，台面造型为正斜角造型，该芯片结构降低表 面电场，同时在进行玻璃钝化封装前，采用酸、碱腐蚀工艺及钝化工艺对芯片台面进行保 护，然后采用特殊玻璃粉进行高温钝化封装成型;其具体步骤为:a)通过深结扩散方法在单晶硅片上形成PN结，再通过电子束蒸发的方法在PN结的P面 和N面制备铝或银的金属薄膜层；b)通过吹砂切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片吹砂成型成截面为梯形台面的管芯；c)采用清洗剂对切割好的管芯进行腐蚀清洗14?16min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进 行超声波清洗8?12min，再用酒精进行超声波清洗8?12min，然后脱水、烘干；d)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个整体的电极引线，再电极引线、管芯、电 极引线依次竖直叠放到石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中将电极引线和管芯进 txfe焊键和。e)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀完成后使用离子 水清洗；f)将酸腐蚀后的二极管放入碱腐蚀液中腐蚀清洗3?5min，去除后用冷、热去离子水交 替冲洗10次；g)酸腐蚀后的二极管放入温度为55?60 °C的钝化液中钝化1?3min;h)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度在800 目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中进行成型2?3h。2.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述清洗剂按质量百分比是65%?68%的硝酸、彡40 %的氢氟酸、95 %?98 %的硫酸、彡 99.5%的冰乙酸按体积比8:2:2:5的混合溶液。3.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述高温烧结的焊料为铜焊片，其高温烧结温度为800?900°C。4.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述管芯上的金属薄膜为管芯键和的焊料，其熔焊键和的温度为620?750°C。5.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65 %?68 %的硝酸、多40 %的氢氟酸、95 %?98 % 的硫酸、彡99.5 %的冰乙酸按体积比12:9:12:6的混合溶液。6.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述碱腐蚀液为3 %?6 %的氢氧化钾溶液，碱腐蚀液温度为90?95 °C。7.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述钝化液按质量百分比是多30 %的双氧水、多85 %的双氧水和离子水按2: 2:5混合的混 合液。8.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述玻璃粉中含有2%?10%的铅，其膨胀系数与钼、钨电极相近。9.如权利要求1所述的高可靠抗辐照玻璃钝化电压调整二极管制造方法，其特征在于: 所述低温成型炉升温速率10?15°C/min，升温时间45?65min，最高烧结温度660°C，恒温时 间5?15min，降温速率<5°C/min。
【文档编号】H01L21/329GK106024625SQ201610584312
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月23日
【发明人】古进, 杨俊 , 杨彦闻, 寿强亮, 丁俊芸, 杨春梅
【申请人】中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）