一種變容二極管管芯及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于半導體技術領域，尤其是涉及一種變容二極管管芯及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 變容二極管（Varactor Diodes)又稱〃可變電抗二極管〃，變容二極管是利用PN 結之間電容可變的原理制成的半導體器件，在調諧、調頻等電路中作可變電容器使用。具有 體積小，可靠性高，穩定性好，便于實現自動化。變容二極管屬于反偏壓二極管，改變其PN 結上的反向偏壓，即可改變PN結電容量。反向偏壓越高，結電容則越小，反向偏壓與結電容 之間的關系是非線性的。
[0003] 變容二極管用于自動頻率控制（AFC)，掃描振蕩，調頻和調諧電路中，通過施加反 向電壓，使其PN結的靜電容量發生變化，從而實現調制作用。
[0004] 變容二極管的主要參數如下：
[0005] 1.零偏結電容（設計參數）；
[0006] 2.零偏壓優值（由設計和制作工藝決定）；
[0007] 3.常溫反向擊穿電壓和反向漏電流（由設計和制作工藝決定）；
[0008] 4.高溫反向擊穿電壓和高溫反向漏電流（由設計和制作工藝決定）；
[0009] 5.常溫和高溫測試的反向擊穿電壓和反向漏電的變化量（器件穩定性參數，主要 由制作工藝決定）；
[0010] 6.中心反向偏壓（由設計決定）；
[0011] 7.標稱電容（由設計決定）；
[0012] 8.電容變化范圍（以pf為單位，由設計決定）；
[0013] 9.截止頻率（由設計和制作決定）。
[0014] 變容二極管在硅片制作過程中，總會產生表面雜質沾污，通常是有較大量的鉀、 鈉離子沾污硅片表面，由于熱生長的SiO 2是一種無定形的玻璃狀網絡結構，鉀、鈉這些大 離子，會以間歇式方式存在網絡結構中，網絡結構會產生變形，會呈現出多孔性，雜質會在 SiO2的空洞中迀移和擴散，從而造成器件的不穩定性，而現有的變容二極管多采用單一鈍 化層結構，而且在鈍化層中磷硅玻璃（簡稱PSG)組分不適當，不能有效地固定鉀、鈉離子； 在電鍍正面銀電極和玻封燒結時，還會有大量的鉀、鈉離子造成對芯片的沾污，直接形成對 管芯表層的危害，造成器件常溫和高溫性能不穩定。
[0015] 現有變容二極管制作工藝流程沒有在電鍍銀臺電極之后通過PECVD工藝形成第 二鈍化層，因此現有工藝過程存在兩個問題，其一不能有效吸附固定住通過PECVD工藝一 次鈍化后的沾污，其二不能有效固定住玻璃封裝時溢出的鉀、鈉離子，對成品率和電參數會 產生影響，尤其是產品的高溫性能。

【發明內容】

[0016] 本發明要解決的問題是提供一種變容二極管管芯及其制備方法，尤其適用于高溫 或低溫等非常溫環境，工作溫度為-55°C-一+150°C，電參數性能穩定能夠滿足軍用品的要 求。
[0017] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
[0018] -種變容二極管管芯，所述管芯上具有兩層鈍化層，第一鈍化層位于PN結與銀臺 電極之間，但不完全阻隔PN結與銀臺電極的接觸，第二鈍化層覆蓋在所述管芯的最上層。 PN結的中心部分與銀臺電極直接接觸；第二鈍化層覆蓋在銀臺電極及裸露的第一鈍化層 之上。
[0019] 進一步的，所述PN結由外延層、磷擴散層和硼擴散層組成，所述磷擴散層和硼擴 散層位于所述外延層的井結構內，其中磷擴散層位于井結構底部，硼擴散層位于磷擴散層 上方。
[0020] 進一步的，所述第一鈍化層與外延層上表面之間具有氧化層，所述硼擴散層上表 面與外延層上表面平齊。
[0021] 進一步的，所述外延層下方依次具有襯底N+層和背面銀電極層。
[0022] 進一步的，所述第一鈍化層由下到上依次包括SiOJl、第一 PSG層和Si 3N4層，其 各層之間的厚度比依次為2:3:2。
[0023] 進一步的，SiOJl的厚度為1900-2100埃。
[0024] 進一步的，所述第二鈍化層由下到上依次包括第二PSG層和SiOJl，其各層之間 的厚度比為1 :1。
[0025] 進一步的，第二PSG層的厚度為1900-2100埃。
[0026] 進一步的，所述第一 PSG層中摻磷組分的質量分數為2%。
[0027] 進一步的，所述第二PSG層中摻磷組分的質量分數為3%。
[0028] -種變容二極管管芯的制備方法，包括如下步驟：
[0029] (1)清洗硅外延片，所述硅外延片包括外延層和襯底N+ ;
[0030] (2)對硅外延片進行氧化制造出氧化層；
[0031] (3) -次光刻，去除一次光刻膠，在氧化層上的部分區域形成磷注入窗口；
[0032] (4)將磷通過磷注入窗口注入到外延層上形成磷有源區；
[0033] (5)磷有源區內的磷擴散形成符合電容要求的磷擴散層；
[0034] (6)再通過磷注入窗口向磷擴散層上部注入硼，并形成硼有源區；
[0035] (7)硼有源區內的硼擴散達到滿足電容要求的結深度時形成硼擴散層；
[0036] (8)采用一次PECVD工藝在硼擴散層及其余氧化層之上生成第一鈍化層；
[0037] (9)二次光刻第一鈍化層，去除二次光刻膠，在磷注入窗口上方形成電極接觸窗 P ;
[0038] (10)在電極接觸窗口上方蒸發形成薄銀層；
[0039] (11)三次光刻，露出電極接觸窗口處的薄銀層；
[0040] (12)在電極接觸窗口處電鍍形成銀臺電極；
[0041] (13)去除三次光刻膠，腐蝕掉銀臺電極周圍的薄銀層；
[0042] (14)采用二次PECVD工藝在銀臺電極及其余第一鈍化層之上生成第二鈍化層；
[0043] (15)對襯底N+上不具有外延層一面進行減薄處理形成襯底N+層；
[0044] (16)在襯底N+層減薄面上蒸發形成背面銀電極層；
[0045] (17)劃片切分形成單個管芯結構。
[0046] 進一步的，變容二極管管芯的制備方法，還包括如下具體步驟：
[0047] (1)清洗硅外延片：在60-KKTC的條件下，將襯底分別置于堿性清洗液和酸性 清洗液中各清洗5-15min，再將襯底置于HF = H2O按1:10的體積比例制備的漂洗液中漂洗 l-5min，沖去離子水10-15min，在氮氣甩干箱中甩干備用；
[0048] (2)對硅外延片進行氧化制造出氧化層：氧化爐的溫度為1000-1200°C，分別依次 在干氧環境氧化10_20min、濕氧環境氧化50-70min、干氧環境氧化20-30min得到氧化層；
[0049] (3) -次光刻，去除一次光刻膠，在氧化層上的部分區域形成磷注入窗口；
[0050] (4)將磷通過磷注入窗口注入到外延層上形成磷有源區，根據電容參數及倍比要 求，選擇磷注入劑量和能量，磷注入劑量范圍是IE 13-IE14個/cm3,能量50-60KEV ;
[0051] (5)磷有源區內的磷擴散形成符合電容要求的磷擴散層，根據電容參數及倍比要 求，選擇磷擴散溫度和時間；
[0052] (6)再通過磷注入窗口向磷擴散區上部注入硼，并形成硼有源區，硼注入劑量為 I. 8E16-2E16個 /cm 3,能量 60-80KEV ;
[0053] (7)硼有源區內的硼擴散達到滿足電容要求的結深度時形成硼擴散層；
[0054] (8)采用一次PECVD工藝在硼擴散層及其余氧化層之上生成第一鈍化層，溫 度350-400°C，沉積組分及厚度從下往上依次為SiOJl厚1900-2100埃、第一 PSG層厚 2900-3100 埃、Si3N4層厚 1900-2100 埃；
[0055] (9)二次光刻第一鈍化層，去除二次光刻膠，在磷注入窗口上方形成電極接觸窗 P ;
[0056] (10)在電極接觸窗口上方蒸發形成薄銀層，所述薄銀層從下到上依次包括鈦層厚 1500-2000埃、鎳層厚800-1200埃以及銀層厚18000-25000埃；
[0057] (11)三次光刻，露出電極接觸窗口處的薄銀層；
[0058] (12)在電極接觸窗口處電鍍形成銀臺電極；銀臺電極還覆蓋了位于電極接觸窗 口邊緣部分的第一鈍化層，銀臺電極高度25-30 μ m ;
[0059] (13)去除三次光刻膠，腐蝕掉銀臺電極周圍的薄銀層；
[0060] (14)采用二次PECVD工藝在銀臺電極及其余第一鈍化層之上生成第二鈍化層， 溫度350-4