【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高可靠性玻珠复合二极管及其制备方法，属于半导体。
技术介绍
1、快恢复二极管是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、pwm脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。快恢复二极管的内部结构与普通pn结二极管不同，因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复二极管的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压较高。
2、肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的，利用二者接触面形成肖特基势垒，具有整流特性而制成金属-半导体器件，因此肖特基二极管也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管，肖特基二极管没有pn结中的扩散区，因此不存在pn结中的载流子复合现象，可以实现更快的开关速度，反向恢复时间较快，可以大大减少反向漏电流和反向开关时的能耗。
3、但是快恢复二极管与肖特基二极管相比，快恢复二极管的反向恢复时间更长，快恢复二极管中存在着大量高浓度的杂质，导致在pn结中形成较宽的耗尽区域，使得反向恢复时间延长，并且快恢复二极管在正向导通时，会有较大的前向压降，这会导致一定的功耗损失；而肖特基二极管与快恢复二极管相比，也存在一些劣势，肖特基二极管在高频工作时的性能相对较差，这是因为它在正向导通时会有一定的载流子储存效应，而且肖特基二极管的结电容较大，限制了其在高频下的工作性能，并且由于肖特基二极管的正向导通特性较快，但反向导通特性较差，因此在需要进行较强整流的场合，肖特基二极管的性
4、cn104716038b公开了一种复合快恢复二极管及其制备方法，所述二极管包括依次相连接的金属阴极层、n+衬底层、n-型外延层以及场氧化层和金属阳极层，场氧化层上具有有源区窗口，n-型外延层位于有源区窗口处间隔设有三个以上的p型区及与各p型区连接的肖特基区，且n-型外延层内还具在各p型区下部的电荷积累区；制备步骤包括，(1)、氧化、光刻有源区，(2)、n型杂质离子注入，(3)、n推结，(4)、p区注入窗口形成，(5)、p型杂质离子注入，(6)、推结；(7)、肖特基区形成；(8)、金属膜淀积；(9)、背面减薄；(10)、背面金属化。但是通过上述方法制备的复合二极管开关时间在温度影响下变化较大，且在后期封装的高温焊接步骤中，会出现额外的金属原子扩散，改变原有的势垒高度，影响器件的肖特基势垒特性，进而影响器件的导通电压、漏电流等关键参数，并且焊接步骤中，温度迅速升高然后冷却，会导致材料之间的热膨胀系数差异引起应力，这种应力可能会导致芯片内部的微观裂纹或者断裂，影响器件的机械强度和可靠性。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种高可靠性玻珠复合二极管，所述二极管采用芯片叠加复合技术，芯片组合体中，快恢复芯片中包含有肖特基芯片，具有超快速和超软恢复特性的同时又兼具有低的正向导通耗和高的反向击穿电压，本专利技术提供的结构有效解决了肖特基芯片无法高温焊接的问题，也能有效提高芯片的高温工作特性。
2、本专利技术提供一种高可靠性玻珠复合二极管，包括一个晶粒，所述晶粒两侧各设有一个焊片，所述焊片远离晶粒的一侧有引线，所述晶粒与焊片之间还设置有钼粒，所述晶粒、钼粒、焊片被包裹在玻珠内；所述晶粒包括金属阴极、n+衬底、n区、p区、p+区、绝缘介质层、肖特基区和金属阳极，所述金属阴极位于n+衬底背面，所述n区位于n+衬底正面，所述p区位于n区远离n+衬底的一侧，p区内包含若干p+区，所述绝缘介质层位于p区远离n区的一侧，呈圆环状，宽度小于p区，所述金属阳极位于绝缘介质层远离p区的一侧，包覆绝缘介质层，所述肖特基区位于绝缘介质层形成的圆环中，并与p+区相连。
3、更进一步，所述p+区至少为两个，p+区同时连接绝缘介质层和肖特基区。
4、更进一步，所述晶粒为圆台体，侧面为向内的圆弧。
5、更进一步，所述p+区深度为0.8-1μm，宽度为20-45μm，掺杂浓度为1e16-1e19cm-3；所述p区为深度40-60μm，掺杂浓度为2e13-2e15cm-3；所述n区深度为50-70μm，所述n+区深度为100-120μm。
6、根据上述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，包括以下步骤：
7、s1.硼片处理，将硼片先推进炉管，氮气氛围烘干，然后升温无水氧气氛围中氧化硼片；
8、s2.晶片置于sc1溶液中清洗，然后再将晶片置于sc2溶液中清洗，后用纯水清洗、脱水，脱水后送入烤箱烘烤；清洗原晶片表面杂质，保证后续流程不会被杂质污染；
9、s3.将晶片送入扩散炉中进行硼扩散预沉积，氢氟酸、纯水分别清洗后脱水烘烤，再进行高温氧化，氢氟酸、boe、纯水分别清洗后脱水烘烤，然后将晶片排列在石英舟上送入扩散炉中进行硼扩散，氢氟酸、纯水分别清洗后烘烤；高温氧化使晶片的epi层沉积一层b2o3，并使硼扩散至一定深度及浓度，从而达到设计需求；硼扩散为了形成一定浓度符合要求的p区；
10、s4.晶片硼面吹砂，纯水清洗后烘烤，将晶片送入铂扩炉进行铂扩散，扩散结束将晶片浸酸，纯水清洗后烘烤，晶片双面吹砂后，用纯水、sc1、sc2、纯水分别清洗后烘烤；吹砂的步骤可以去除表面残留源覆盖层；铂原子在固体中的固溶度受温度的影响变化比较大，因此在铂扩降温时应采取快速冷却方法，否则铂原子会在表面析出或在内部积聚成团，起不到复合中心的作用，在pn结中掺入重金属原子，增加复合中心，可以减小载流子寿命，达到快速恢复的效果从而降低trr；
11、s5.将晶片送入热氧化炉，形成初始氧化层后进行第一次光刻、蚀刻，光阻剂去除干净后进行rca清洗，再次将晶片送入热氧化炉，氧化层成长后进行离子植入，将扩散源打入晶片，然后进行rca清洗，将晶片置入扩散炉扩散，然后进行第二次光刻、蚀刻，光阻剂去除干净后进行rca清洗；初始氧化层是利用高温及氧气结合在晶片表面形成后续二氧化硅的接口，于晶片表面形成氧化层，以利后续光阻涂布，初始氧化层可作为离子植入时的硬式光罩也可作为后续pn接面的保护层；氧化层成长为利用氧、温度在晶片表面生成二氧化硅，可以防止通道效应，也作为后续步骤的牺牲层；离子植入后扩散，形成p+区；
12、s6.在晶片上进行钛的预沉积，然后将位障金属镀于晶片表面，再将晶片送入金属合金化炉，进行金属合金化，金属合金化后用蚀刻液将多余的位障金属去除，再将焊接金属镀于晶片表面；位障金属镀于晶片表面以形成肖特基区，金属合金化保证后续器件焊接时高温不会损坏器件；
13、s7.进行第三次光刻、金属蚀刻，光阻剂去除干净后，研磨晶片背面，然后清洗烘干；研磨晶片背面，将晶片减薄，减小vf值，有利于后续封装；
14、s8.在晶片表面淀积一层铝膜，形成金属阴极和金属阳极，吹砂后分离晶粒与玻璃片，将晶粒冲洗烘干后，用混合酸进行腐蚀，然后脱水烘干；在晶片表面淀积一层均匀的铝膜，作电极接触用；吹砂可以对表面覆盖本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：包括一个晶粒(13)，所述晶粒(13)两侧各设有一个焊片(10)，所述焊片(10)远离晶粒(13)的一侧有引线(12)，所述晶粒(13)与焊片(10)之间还设置有钼粒(11)，所述晶粒(13)、钼粒(11)、焊片(10)被包裹在玻璃(9)内；所述晶粒(13)包括金属阴极(1)、N+衬底(2)、N区(3)、P区(4)、P+区(5)、绝缘介质层(6)、肖特基区(7)和金属阳极(8)，所述金属阴极(1)位于N+衬底(2)背面，所述N区(3)位于N+衬底(2)正面，所述P区(4)位于N区(3)远离N+衬底(2)的一侧，P区(4)内包含若干P+区(5)，所述绝缘介质层(6)位于P区(4)远离N区(3)的一侧，呈圆环状，宽度小于P区(4)，所述金属阳极(8)位于绝缘介质层(6)远离P区(4)的一侧，包覆绝缘介质层(6)，所述肖特基区(7)位于绝缘介质层形成的圆环中，并与P+区(5)相连。
2.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述P+区(4)至少为两个，P+区(4)同时接触绝缘介质层(6)和肖特基区(7)。>
3.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述晶粒(13)为圆台体，侧面为向内的圆弧。
4.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述P+区(5)深度为0.8-1μm，宽度为20-45μm，掺杂浓度为1e16-1e19cm-3；所述P区(4)深度为40-60μm，掺杂浓度为2e13-2e15cm-3；所述N区(3)深度为50-70μm，所述N+衬底(2)深度为100-120μm。
5.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于：步骤S3所述硼扩散预沉积全程通氮气，300℃开始升温，升温至600℃时通入氧气，升温至1150℃恒温4-6h，然后降温到600℃时关闭氧气，降温到350℃开始出炉；所述高温氧化的氧化膜厚度要求≥80nm。
7.根据权利要求5所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于：所述步骤S4铂扩散，将铂源放置搅拌机上搅拌，将晶片放在涂源机上涂源，进炉口预热14-16分钟，然后推入恒温区，全程通氮气，出炉转入托瓦自然冷却。
8.根据权利要求5所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于：步骤S6所述预沉积为两层，第一层为硅化钛，第二层为氮化钛，硅化钛层为10-40埃，氮化钛层为10-30埃；所述位障金属分别为Ti、Ni和Ag，钛层为0.07-0.1μm，Ni层0.25-0.75μm，金属合金化后金属Ag层大于30um。
9.根据权利要求5所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于：所述步骤S9焊接温度为700-720℃，步骤S10烧结温度为610-760℃。
10.根据权利要求5所述一种高可靠性玻珠复合二极管的制备方法，其特征在于：所述步骤S8铝膜厚度，金属阳极为10.5±0.7μm，金属阴极为9.5±0.7μm。
...【技术特征摘要】
1.一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：包括一个晶粒(13)，所述晶粒(13)两侧各设有一个焊片(10)，所述焊片(10)远离晶粒(13)的一侧有引线(12)，所述晶粒(13)与焊片(10)之间还设置有钼粒(11)，所述晶粒(13)、钼粒(11)、焊片(10)被包裹在玻璃(9)内；所述晶粒(13)包括金属阴极(1)、n+衬底(2)、n区(3)、p区(4)、p+区(5)、绝缘介质层(6)、肖特基区(7)和金属阳极(8)，所述金属阴极(1)位于n+衬底(2)背面，所述n区(3)位于n+衬底(2)正面，所述p区(4)位于n区(3)远离n+衬底(2)的一侧，p区(4)内包含若干p+区(5)，所述绝缘介质层(6)位于p区(4)远离n区(3)的一侧，呈圆环状，宽度小于p区(4)，所述金属阳极(8)位于绝缘介质层(6)远离p区(4)的一侧，包覆绝缘介质层(6)，所述肖特基区(7)位于绝缘介质层形成的圆环中，并与p+区(5)相连。
2.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述p+区(4)至少为两个，p+区(4)同时接触绝缘介质层(6)和肖特基区(7)。
3.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述晶粒(13)为圆台体，侧面为向内的圆弧。
4.根据权利要求1所述一种高可靠性玻珠复合二极管，其特征在于：所述p+区(5)深度为0.8-1μm，宽度为20-45μm，掺杂浓度为1e16-1e19cm-3；所述p区(4)深度为40-60μm，掺杂浓度为2e13-2e15cm-3；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李广德，侯志刚，刘在军，
申请(专利权)人：济南晶久电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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