一种TVS二极管表层钝化结构及其制备工艺的制作方法

本发明属于半导体器件表面内钝化技术，尤其是涉及一种tvs二极管表层钝化结构及其制备工艺。

背景技术：

1、半导体稳压管表面内钝化结构，在行业内通常采用简单的、单层的玻璃层，做为半导体器件表面覆盖保护介质膜，其虽然工艺简单、成本较低，但其固定和阻止有害杂质(钠离子，金属离子等)对器件表面的沾污能力，封装后的热稳定性和可靠性较差。随着成品封装对半导体整流器件可靠性的不断需求，需要有一种便于实施批量生产、批次一致性好、成本适中、可靠性高的表面内钝化结构。

技术实现思路

1、本发明提供一种tvs二极管表层钝化结构及其制备工艺，解决了现有技术无法在封装温度变化过程后、且长期有效地阻止有害杂质(钠离子，金属离子等)对器件表面的沾污、钝化膜厚度均匀性差的技术问题。

2、为解决至少一个上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

3、一种tvs二极管表层钝化结构，在硅基体的单面或双面的台面造型区包含有玻璃层；在所述硅基体与所述玻璃层之间构造有保护层，所述保护层至少包含多晶硅膜层，且在所述多晶硅膜层与所述硅基体之间、以及在所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间均构造有二氧化硅膜层。

4、进一步的，置于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层为掺氯的二氧化硅所形成的构造层；

5、所述多晶硅膜层为具有半绝缘多晶硅的构造层；

6、置于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层为掺氮的二氧化硅所形成的构造层。

7、进一步的，构造于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度小于所述多晶硅膜层的厚度。

8、进一步的，构造于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度为1000-3000a；

9、所述多晶硅膜层的厚度为5000-10000a。

10、进一步的，配置于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层的厚度大于配置在所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度，且小于所述多晶硅膜层的厚度。

11、进一步的，配置于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层的厚度为2000-5000a。

12、进一步的，在所述玻璃层远离所述保护层的一侧还构造有阻焊环膜层。

13、进一步的，对于单向tvs二极管，所述台面造型区被构造在所述硅基体的单侧，在设有所述台面造型区的所述硅基体的一侧中的相邻所述玻璃层之间、以及未设有所述台面造型区的所述硅基体的一侧中均构造有金属膜层；

14、对于双向tvs二极管，所述台面造型区被构造在所述硅基体的两侧，在每侧中具有所述台面造型区的所述硅基体中的相邻所述玻璃层之间均构造有金属膜层。

15、一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，制造如上任一项所述的钝化结构，步骤包括：

16、在所述硅基体中的台面造型区上，制备所述玻璃层之前先制备所述保护层，在制备所述保护层时，

17、构造于所述多晶硅膜层和所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层是高温下在水和氧气中掺氯氧化后制成；

18、构造于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层是在低压下硅烷与一氧化二氮氧化后制成。

19、进一步的，制备置于所述多晶硅膜层和所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的生长温度为900-1250℃，生长时间为60-180min；

20、制备置于所述多晶硅膜层和所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层的生长温度为700-800℃，生长时间为60-120min，压力范围为300-500mtt。

21、进一步的，所述多晶硅膜层采用低压化学气相沉积法制成，是在掺有氯的二氧化硅层上生长一层多晶硅，其生长温度为600-700℃，生长时间为60-120min。

22、进一步的，制备所述玻璃层所需的玻璃粉的颗粒不大于10μm；且制备所述阻焊环膜层时所需的温度为300-500℃，时间为30-90min。

23、进一步的，所述硅基体包括p型硅片或n型硅片，其中，所述p型硅片为pocl3，所述n型硅片为bbr3。

24、采用本发明设计的一种tvs二极管表层钝化结构及其制备工艺，在单向tvs二极管或双向二极管中的台面造型区，在玻璃层和硅基体之间再增加特殊的钝化保护层，其中保护层包括掺氯的二氧化硅膜层、半绝缘的多晶硅膜层以及掺氮的二氧化硅膜层，这种双重钝化保护结构使器件绝对与外界环境隔绝，确保器件具有良好的高可靠性、化学稳定性及高温特性；同时这一结构具有低漏电、高传导性，可最大限度地提升ipp能力，以降低表面电场的影响。

技术特征：

1.一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，在硅基体的单面或双面的台面造型区包含有玻璃层；在所述硅基体与所述玻璃层之间构造有保护层，所述保护层至少包含多晶硅膜层，且在所述多晶硅膜层与所述硅基体之间、以及在所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间均构造有二氧化硅膜层。

2.根据权利要求1所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，置于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层为掺氯的二氧化硅所形成的构造层；

3.根据权利要求1或2所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，构造于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度小于所述多晶硅膜层的厚度。

4.根据权利要求3所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，构造于所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度为1000-3000a；

5.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，配置于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层的厚度大于配置在所述多晶硅膜层与所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的厚度，且小于所述多晶硅膜层的厚度。

6.根据权利要求5所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，配置于所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间的所述二氧化硅膜层的厚度为2000-5000a。

7.根据权利要求1所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，在所述玻璃层远离所述保护层的一侧还构造有阻焊环膜层。

8.根据权利要求1-2、4、6-7任一项所述的一种tvs二极管表层钝化结构，其特征在于，对于单向tvs二极管，所述台面造型区被构造在所述硅基体的单侧，在设有所述台面造型区的所述硅基体的一侧中的相邻所述玻璃层之间、以及未设有所述台面造型区的所述硅基体的一侧中均构造有金属膜层；

9.一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，其特征在于，制造如权里要求1-8任一项所述的钝化结构，步骤包括：

10.根据权利要求9所述的一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，其特征在于，制备置于所述多晶硅膜层和所述硅基体之间的所述二氧化硅膜层的生长温度为900-1250℃，生长时间为60-180min；

11.根据权利要求9或10所述的一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，其特征在于，所述多晶硅膜层采用低压化学气相沉积法制成，是在掺有氯的二氧化硅层上生长一层多晶硅，其生长温度为600-700℃，生长时间为60-120min。

12.根据权利要求11所述的一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，其特征在于，制备所述玻璃层所需的玻璃粉的颗粒不大于10μm；且制备所述阻焊环膜层时所需的温度为300-500℃，时间为30-90min。

13.根据权利要求9-12任一项所述的一种tvs二极管表层钝化结构的制备工艺，其特征在于，所述硅基体包括p型硅片或n型硅片，其中，所述p型硅片为pocl3，所述n型硅片为bbr3。

技术总结
本发明提供一种TVS二极管表层钝化结构，在硅基体的单面或双面的台面造型区包含有玻璃层；在所述硅基体与所述玻璃层之间构造有保护层，所述保护层至少包含多晶硅膜层，且在所述多晶硅膜层与所述硅基体之间、以及在所述多晶硅膜层与所述玻璃层之间均构造有二氧化硅膜层。还提出一种TVS二极管表层钝化结构的制备工艺。本发明一种TVS二极管表层钝化结构，这种双重钝化保护结构使器件绝对与外界环境隔绝，确保器件具有良好的高可靠性、化学稳定性及高温特性；同时这一结构具有低漏电、高传导性，可最大限度地提升IPP能力，以降低表面电场的影响。

技术研发人员：李薛民,黄启敬,吕贺贺,蔡永军,张纪稳
受保护的技术使用者：江苏环鑫半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15