專利名稱：一種發(fā)光二極管的保護器件芯片及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低電壓觸發(fā)保護器件的芯片生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種專門保護發(fā)光二極管的雙向保護器件的芯片及生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
由于發(fā)光二極管(LED)具有工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、環(huán)保等特點， 目前被廣泛地應(yīng)用于汽車大燈、設(shè)備指示燈及各種照明電路中，但其缺點是，在電路中多個發(fā)光二極管是串聯(lián)的，一個損壞就會影響整個電路都不能照明。半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)還沒有一種專門為發(fā)光二極管設(shè)計的低電壓、快觸發(fā)的可控硅雙向過電壓保護器件，市場上現(xiàn)有的可控硅器件多為大功率、高電壓的整流器件，不能用于發(fā)光二極管的保護器件。因此，根據(jù)市場的需要，開發(fā)和研制專門為發(fā)光二極管設(shè)計的低電壓、快觸發(fā)的可控硅雙向過電壓保護器件已成為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，填補發(fā)光二極管過壓保護器件領(lǐng)域的空白，設(shè)計一種發(fā)光二極管的專用保護器件的芯片及生產(chǎn)工藝，可以使照明電路中多個串聯(lián)的發(fā)光二極管中的一個損壞時，保護器件能夠迅速觸發(fā)導(dǎo)通，使照明電路正常工作。這種發(fā)光二極管的保護器件的生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)可以使器件具有低壓、開關(guān)性能好、觸發(fā)快、損耗低的特點。本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種發(fā)光二極管的保護器件芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于包括如下次序的步驟
1)氧化前處理通過酸、堿、去離子水等工序，對硅片表面進行化學處理；
2)氧化清洗干凈的原始硅片，在1100 1200°C的氧化爐中長一層氧化層做掩膜， 為下一步光刻的校對精確先做一個標記、開N+區(qū)窗口、開溝槽、開電泳玻璃沿區(qū)、金屬接觸區(qū)；
3)五次光刻對氧化后的硅片進行涂膠、光刻標記、光刻發(fā)射區(qū)窗口、光刻臺面、光刻玻璃沿區(qū)域、光刻金屬接觸區(qū)、曝光、顯影、去氧化層工序，刻出標記、發(fā)射區(qū)窗口、臺面圖形、 電泳玻璃沿區(qū)域和金屬接觸區(qū)圖形；
4)擴散前處理通過電子清洗劑、去離子水超聲溢水對光刻窗口后的硅片進行化學處
理；
5)硼擴散預(yù)沉積采用氮氣攜帶液態(tài)硼源，將清洗干凈的硅片放入1100 1150°C的擴散爐中進行硼源預(yù)沉積；
6)硼擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成P層；
7)磷源擴散預(yù)沉積對處理干凈的硅片在1100 1200°C的擴散爐中進行磷源沉積，通入液態(tài)磷源；
8)磷源主擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成N層；9)擴散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使硅片分離，并去除表面氧化層；
10)雙面臺面腐蝕使用氫氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8:3:3的比例混合為混酸，用混酸刻蝕雙面臺面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；
11)雙面電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時間，進行雙面同時電泳；
12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；
13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；
14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專用鍍槽中進行鍍鎳、鍍金、干燥；
15)芯片切割用劃片機把鍍金后的硅片從臺面溝槽處劃成單個芯片； 根據(jù)所述方法獲得其結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N型保護器件芯片。本發(fā)明的發(fā)光二極管的保護器件的芯片生產(chǎn)工藝，通過采用窄襯底基區(qū)寬度結(jié)構(gòu)，降低了體壓降，提高了開關(guān)速度，降低了開關(guān)損耗；采用氣體攜帶液態(tài)磷源的淺N+結(jié)的擴散方法，很好的控制了擴散結(jié)的深度及濃度梯度，增加了擊穿電壓的穩(wěn)定性，并且具有良好的回彈性，使器件迅速導(dǎo)通，起到保護發(fā)光二極管的作用；增加了擴散結(jié)的平坦性、均一性，提高了保護管的可靠性及抗浪涌能力；采用雙面電泳的玻璃鈍化工藝，提高了保護管的觸發(fā)電壓、擊穿電壓的穩(wěn)定性；這種發(fā)光二極管的保護器件具有開關(guān)速度快、電路斷電自動恢復(fù)能力強、損耗低的特點，在某一發(fā)光二極管處于開路狀態(tài)時能夠迅速導(dǎo)通，不會導(dǎo)致整個發(fā)光二極管矩陣癱瘓，能夠使電路繼續(xù)工作，為高頻、高亮度電路提供了可靠的照明功能。采用氣體攜帶磷液態(tài)源開窗口擴散、氣體攜帶硼液態(tài)源擴散、雙面溝槽腐蝕、雙面電泳玻鈍步驟使結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N的保護器件具有低電壓、觸發(fā)快、低功耗的性能。


圖1為發(fā)光二極管的保護器件的芯片結(jié)構(gòu)平面圖； 圖2為發(fā)光二極管的保護器件的芯片結(jié)構(gòu)剖面圖； 圖3為發(fā)光二極管的保護器件的制備工藝流程圖。圖中1.芯片，2 .腐蝕溝槽，3.鈍化玻璃，4.金屬層，5 .高濃度N區(qū)；6 .P 區(qū)，7.基區(qū)N。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明 發(fā)光二極管的保護器件芯片結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N型。如圖1所示發(fā)光二極管的保護器件的芯片平面結(jié)構(gòu)依次為芯片1，腐蝕溝槽2， 鈍化玻璃3，金屬層4，高濃度N區(qū)5 ；
如圖2所示發(fā)光二極管的保護器件的芯片剖片結(jié)構(gòu)依次為腐蝕溝槽2，鈍化玻璃3，金屬層4，高濃度N區(qū)5，P區(qū)6，基區(qū)N 7。如圖3所示發(fā)光二極管的保護器件的芯片工藝流程如下
1)氧化前處理通過酸、堿、去離子水等工序，對硅片表面進行化學處理；
2)氧化清洗干凈的原始硅片，在1100 1200°C的氧化爐中長一層氧化層做掩膜， 為下一步光刻的校對精確先做一個標記、開N+區(qū)窗口、開溝槽、開電泳玻璃沿區(qū)、金屬接觸區(qū)；
3)五次光刻對氧化后的硅片進行涂膠、光刻標記、光刻發(fā)射區(qū)窗口、光刻臺面、光刻玻璃沿區(qū)域、光刻金屬接觸區(qū)、曝光、顯影、去氧化層工序，刻出標記、發(fā)射區(qū)窗口、臺面圖形、 電泳玻璃沿區(qū)域和金屬接觸區(qū)圖形；
4)擴散前處理通過電子清洗劑、去離子水超聲溢水對光刻窗口后的硅片進行化學處
理；
5)硼擴散預(yù)沉積采用氮氣攜帶液態(tài)硼源，將清洗干凈的硅片放入1100 1150°C的擴散爐中進行硼源預(yù)沉積；
6)硼擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成P層；
7)磷源擴散預(yù)沉積對處理干凈的硅片在1100 1200°C的擴散爐中進行磷源沉積，通入液態(tài)磷源；
8)磷源主擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成N層；
9)擴散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使硅片分離，并去除表面氧化層；
10)雙面臺面腐蝕使用氫氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8:3:3的比例刻蝕雙面臺面溝槽， 混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；
11)雙面電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時間，進行雙面同時電泳；
12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；
13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；
14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專用鍍槽中進行鍍鎳、鍍金、干燥；
15)芯片切割用劃片機把鍍金后的硅片從臺面溝槽處劃成單個芯片； 根據(jù)所述方法獲得其結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N型保護器件芯片。芯片測試對單個芯片進行電參數(shù)測試。工藝測試參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的保護器件芯片生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括如下次序的步驟1)氧化前處理通過酸、堿、去離子水等工序，對硅片表面進行化學處理；2)氧化清洗干凈的原始硅片，在1100 1200°C的氧化爐中長一層氧化層做掩膜， 為下一步光刻的校對精確先做一個標記、開N+區(qū)窗口、開溝槽、開電泳玻璃沿區(qū)、金屬接觸區(qū)；3)五次光刻對氧化后的硅片進行涂膠、光刻標記、光刻發(fā)射區(qū)窗口、光刻臺面、光刻玻璃沿區(qū)域、光刻金屬接觸區(qū)、曝光、顯影、去氧化層工序，刻出標記、發(fā)射區(qū)窗口、臺面圖形、 電泳玻璃沿區(qū)域和金屬接觸區(qū)圖形；4)擴散前處理通過電子清洗劑、去離子水超聲溢水對光刻窗口后的硅片進行化學處理；5)硼擴散預(yù)沉積采用氮氣攜帶液態(tài)硼源，將清洗干凈的硅片放入1100 1150°C的擴散爐中進行硼源預(yù)沉積；6)硼擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成P層；7)磷源擴散預(yù)沉積對處理干凈的硅片在1100 1200°C的擴散爐中進行磷源沉積，通入液態(tài)磷源；8)磷源主擴散對預(yù)沉積后的硅片在1200 1250°C擴散爐進行擴散推進，形成N層；9)擴散后處理用酸浸泡、去離子水超聲清洗，使硅片分離，并去除表面氧化層；10)雙面臺面腐蝕使用氫氟酸、硝酸、冰乙酸，按照8:3:3的比例混合為混酸，用混酸刻蝕雙面臺面溝槽，混酸溫度控制在8 12°C，并用去離子水沖凈；11)雙面電泳把硅片放在配置好的電泳液中，根據(jù)臺面溝槽需沉積的玻璃重量設(shè)置時間，進行雙面同時電泳；12)燒結(jié)把電泳后的硅片在800 820°C的燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；13)去氧化層用稀釋的氫氟酸浸泡、去離子水超聲清洗去除燒結(jié)后硅片表面氧化層；14)鍍鎳、鍍金將去氧化層后的硅片在專用鍍槽中進行鍍鎳、鍍金、干燥；15)芯片切割用劃片機把鍍金后的硅片從臺面溝槽處劃成單個芯片； 根據(jù)所述方法獲得其結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N型保護器件芯片。
2.一種發(fā)光二極管的保護器件芯片，其特征在于其結(jié)構(gòu)為N-P-N-P-N型，正面截層結(jié)構(gòu)依次為芯片(1)，腐蝕溝槽(2)，鈍化玻璃(3)，金屬層(4);高濃度N區(qū)(5);其剖面截層結(jié)構(gòu)依次為腐蝕溝槽(2)，鈍化玻璃(3)，金屬層(4)，高濃度N區(qū)(5)，P區(qū)(6)，基區(qū)N (7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的保護器件芯片及生產(chǎn)工藝，通過采用窄襯底基區(qū)寬度結(jié)構(gòu)，降低了體壓降，提高了開關(guān)速度，降低了開關(guān)損耗；采用氣體攜帶液態(tài)磷源的淺N+結(jié)的擴散方法，很好的控制了擴散結(jié)的深度及濃度梯度，增加了擊穿電壓的穩(wěn)定性，并且具有良好的回彈性，使器件迅速導(dǎo)通，起到保護發(fā)光二級管的作用；增加了擴散結(jié)的平坦性、均一性，提高了保護管的可靠性及抗浪涌能力；采用電泳的玻璃鈍化工藝，提高了保護管的觸發(fā)電壓、擊穿電壓的穩(wěn)定性，這種發(fā)光二極管的保護管具有開關(guān)速度快、電路斷電自動恢復(fù)能力強、損耗低的特點，在某一發(fā)光二極管處于開路狀態(tài)時能夠迅速導(dǎo)通，不會導(dǎo)致整個發(fā)光二極管矩陣癱瘓，能夠使電路繼續(xù)工作，為高頻、高亮度電路提供了可靠的照明功能。
文檔編號H01L21/822GK102496619SQ20111044164
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者劉玉濤, 劉長蔚, 初亞東, 楊玉聰, 王軍明, 王智偉, 白樹軍, 閆禹 申請人:天津環(huán)聯(lián)電子科技有限公司