一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法技术

本发明专利技术提供的一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，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；本发明专利技术芯片成正斜角，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉二极管制作工艺，尤其涉及一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法。
技术介绍
瞬态电压抑制二极管是一种稳压二极管形式的高效瞬态电压保护器件，当瞬态抑制二极管受到反向瞬态高能量冲击时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，从而吸收较大的浪涌脉冲功率，并将电压箝制到预定水平，有效地保护电子线路中的精密关键元器件，免受高压浪涌脉冲的损坏，因此瞬态吸收功率是器件的重要技术指标。本专利技术涉及一种大功率高可靠抗辐照玻璃钝化瞬态电压抑制二极管的制造方法，由于传统玻璃钝化瞬态电压抑制二极管采用钼电极，金属钼导热率较差，而金属钨的导热率高于钼，本专利技术采用了钨电极作为电极引线制造玻璃钝化瞬态电压抑制二极管，大大提升了器件的瞬态峰值功率，相同封装外形尺寸可以提升80％的瞬态峰值功率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，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行熔焊键和。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)将酸腐蚀后的二极管放入温度为55～60℃的钝化液中钝化1～3min；h)将碱腐蚀清洗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。所述清洗剂按质量百分比是65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸按体积比8:2:2:5的混合溶液。所述高温烧结的焊料为铜焊片，其高温烧结温度为800～900℃。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℃。所述酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸按体积比12:9:12:6的混合溶液。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℃。所述钝化液按质量百分比是≥30％的双氧水、≥85％的双氧水和离子水按2:2:5混合的混合液。所述玻璃粉中含有2％～10％的铅，其膨胀系数与钼、钨电极相近。所述低温成型炉升温速率10～15℃/min，升温时间45～65min，最高烧结温度660℃，恒温时间5～15min，降温速率≤5℃/min。本专利技术的有益效果在于：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℃的温度条件下工作，具有较高的可靠性。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，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行熔焊键和。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)将酸腐蚀后的二极管放入温度为55～60℃的钝化液中钝化1～3min；h)将碱腐蚀清洗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。所述清洗剂按质量百分比是65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸按体积比8:2:2:5的混合溶液。所述高温烧结的焊料为铜焊片，其高温烧结温度为800～900℃。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℃。所述酸腐蚀液按质量百分比是分析纯的65％～68％的硝酸、≥40％的氢氟酸、95％～98％的硫酸、≥99.5％的冰乙酸按体积比12:9:12:6的混合溶液。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℃。所述钝化液按质量百分比是≥30％的双氧水、≥85％的双氧水和离子水按2:2:5混合的混合液。所述玻璃粉中含有2％～10％的铅，其膨胀系数与钼、钨电极相近。所述低温成型炉升温速率10～15℃/min，升温时间45～65min，最高烧结温度660℃，恒温时间5～15min，降温速率≤5℃/min。实施例1一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，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：(1)制备管芯。芯片采用N型单晶硅片，硅片电阻率根据实际电压要求选取范围为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，其工艺步骤为：a)采用0.002～5.5Ω·cm的N型单晶硅片将其磨片至245±5um后采用磷、硼纸源扩散形成P+N‑N+的芯片结构，在硼扩散后将芯片进行喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃，再通过电子束蒸发在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8～10min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗15～25min，再用酒精进行超声波清洗12～18min，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行熔焊键和。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两次每次5min，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2～5min，去除后用冷、热去离子水交替冲洗10次；g)将酸腐蚀后的二极管放入温度为55～60℃的钝化液中钝化1～3min；h)将碱腐蚀清洗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。...

【技术特征摘要】
1.一种高可靠抗辐照瞬变电压抑制二极管的制造方法，其工艺步骤为：a)采用0.002～5.5Ω·cm的N型单晶硅片将其磨片至245±5um后采用磷、硼纸源扩散形成P+N-N+的芯片结构，在硼扩散后将芯片进行喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃，再通过电子束蒸发在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8～10min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗15～25min，再用酒精进行超声波清洗12～18min，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行熔焊键和。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两次每次5min，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2～5min，去除后用冷、热去离子水交替冲洗10次；g)将酸腐蚀后的二极管放入温度为55～60℃的钝化液中钝化1～3min；h)将碱腐蚀清洗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瞬变电压抑制二极管的制造方法，其特征在于：所述磷、硼扩散中磷纸的牌号为P50，硼纸的牌号为B20，其扩散温度为1250±1℃，扩散时间为15～40h，扩散参数为磷面结深：50±5um，方块电阻：≤5Ω/□，硼面结深：50±5um，方块电阻：≤5Ω/□。3.如权利要求1所述的高可靠抗辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：古进，杨俊，迟鸿燕，杨彦闻，龚昌明，杨波，
申请(专利权)人：中国振华集团永光电子有限公司国营第八七三厂，
类型：发明
国别省市：贵州;52