TVS制程工艺介绍

TVSDiode制程介紹Agenda何為TVSGPP工藝TVS製造流程GPP與OJ區別1何為TVS

TVS

：（TransientVoltageSuppressor）,即瞬态电压抑制器，是一种用于吸收ESD能量、保护系统免受ESD/Surge损害的固态元件。双向TVS可在正反两个方向吸收瞬时大脉冲功率，并把电压箝制到预定水平优点：响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、箝位电压较易控制、体积小※双向TVS适用于交流电路，单向TVS一般用于直流电路2Agenda何為TVSGPP工藝TVS製造流程GPP與OJ區別3GPP工藝TVS流程扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)4GPP工藝TVS流程-擴散扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)5GPP工藝TVS流程-擴散（1/2）目的：形成PN结，或增加表面载流子浓度擴散源：硼纸、磷纸擴散氣體：氧气（99.97%）、

氮气（99.9999%）參考曲綫：6GPP工藝TVS流程-擴散（2/2）設備：效果图（以P型硅片，雙向為例）PPN﹢N﹢7GPP工藝TVS流程-一次光刻扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)8GPP工藝TVS流程-一次光刻目的：通过光刻把掩膜上的图形转移到衬底上的光刻胶上物料：负性光刻胶、显影液、定影液光刻胶：又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。負性光刻膠：光照后形成不可溶物质。显影：将已曝光的感光材料浸入显影液中，使曝光區域与显影液发生反应，形成可见的圖像。定影：将感光材料上未曝光區域去除，否则见光之后还会发生变色，使可见的影像无法稳定保存PN﹢N﹢PN﹢N﹢光刻膠效果图（以P型硅片，雙向為例）9GPP工藝TVS流程-開溝扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)10GPP工藝TVS流程-開溝目的：使用化学溶剂形成沟槽溶液：硝酸、氢氟酸、冰醋酸和氟化銨。加入氟化铵用来弥补腐蚀氧化物过程中氟离子的损耗。也常加入醋酸可以限制硝酸的离解Si+HNO3+6HF→H2SiF6+HNO2+H20+H2开沟温度：-2℃左右PN﹢N﹢光刻膠PN﹢N﹢光刻膠效果图（以P型硅片，雙向為例）11IC工艺中常用材料的化学腐蚀剂材料腐蚀剂注释SiO2HF(水中含49％)，纯HF对硅有选择性，对硅腐蚀速率很慢，腐蚀速率依赖于膜的密度，掺杂等因素NHF4:HF(6:1),缓冲HF或BOE是纯HF腐蚀速率的1/20，腐蚀速率依赖于膜的密度，掺杂等因素，不像纯HF那样使胶剥离Si3N4HF(49%)腐蚀速率主要依赖于薄膜密度，膜中O,H的含量HPO:HO(沸点：130-150℃)对二氧化硅有选择性，需要氧化物掩膜。AlH3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH(16:2:1:1)对硅，氧化硅和光刻胶有选择性多晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成单晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成KOH:HO:IPA(23wt%KOH,13wt%IPA)对于晶向有选择性，相应腐蚀速率（100）：（111）＝100：1TiNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)TiNNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)对TiSi2有选择性TiSi2NH4F：HF(6:1)对TiSi2有选择性光刻胶H2SO4:H2O2(125℃)适用于不含金属的硅片有机剥离液适用于含金属的硅片12GPP工藝TVS流程-去膠&玻璃鈍化扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)13GPP工藝TVS流程-去膠&玻璃鈍化目的：去除表面光刻膠，在沟槽表面形成玻璃层，以保护PN结物料：玻璃粉、氧气（99.97%）、

氮气（99.9999%）參考曲綫：去胶PN﹢N﹢光刻膠N﹢PN﹢N﹢PN﹢玻璃效果图（以P型硅片，雙向為例）14GPP工藝TVS流程-二次光刻&接觸面蝕刻扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)15GPP工藝TVS流程-二次光刻&接觸面蝕刻目的：利用二次光刻保護溝槽，用化学法去除芯片表面的玻璃物料：盐酸、HF酸、去离子水、HNO3、硫酸、氨水、双氧水二次光刻N﹢PN﹢玻璃N﹢PN﹢玻璃光刻膠效果图（以P型硅片，雙向為例）N﹢PN﹢光刻膠玻璃16GPP工藝TVS流程-金屬化扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)17GPP工藝TVS流程-金屬化目的：去除溝槽部份光刻膠，用化学法在芯片表面镀镍，以利于焊接和组装物料：HNO3、HF酸、去离子水、HCL、氯化铵、柠檬酸、

次亚磷酸钠、氨水、

氮气、PH酸碱指示纸、镍水SW-2X參考曲綫：去胶時間/min溫度/℃進爐恒溫30min恒溫時間達到，開始出爐N﹢PN﹢光刻膠玻璃PN﹢N﹢玻璃N﹢PN﹢玻璃鎳效果图（以P型硅片，雙向為例）18GPP工藝TVS流程-切片扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)

測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)19GPP工藝TVS流程-切片N﹢PN﹢玻璃鎳N﹢PN﹢玻璃鎳效果图（以P型硅片，雙向為例）20GPP工藝TVS流程-測試&焊接扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)

測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)21GPP工藝TVS流程-測試&焊接（1/2）目的：利用晶片分選機剔除電性不良品。将良品晶片、焊片、铜粒有序的结合起来物料：焊片（

Pb-Sn（5）Ag（2.5））、氮气（99.9999%）、

插件引线（无氧铜）、贴片引线（KFC）焊接設備：

參數設定數據監控22GPP工藝TVS流程-測試&焊接（2/2）L/F填装焊片填装芯片填装L/F填装焊片填裝以貼片產品為例23GPP工藝TVS流程-注塑成型扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）

注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)24GPP工藝TVS流程-注塑成型成型目的：定义產品的封裝制程，成型后的环氧树脂封装外壳将强化材料防止湿气的性能，

同时还能为印字提供良好的表面物料：环氧树脂模块

25GPP工藝TVS流程-測試扩散（Diffusion）一次光刻（FirstPhotoetching）開溝（Trenching）去膠玻璃鈍化（Passivation）二次光刻（SecondPhotoetching）接觸面蝕刻（Etching）金屬化（Nickeling）切片(Dice-sawing)測試（Sorting）焊接（Soldering）注塑成型（Molding）切角成型（T/F）電鍍(Plating)測試(TMTT)26GPP工藝TVS流程-測試（TMTT）目的：對電鍍后產品進行測試、Marking、編帶TMTT：TestMarkingTestTaping

插件產品TMTT貼片產品TMTT27Agenda何為TVSGPP工藝TVS製造流程GPP與OJ區別28GPP與OJ區別（1/4）

目前市场上TVS管产品主要有OJ（酸洗）工艺、GPP（玻璃钝化）工艺OJ工艺GPP工艺

OJ结构:采用涂胶保护结，然后在200度左右温度进行固化,保护P-N结获得电压GPP结构:芯片的P-N结是在钝化玻璃的保护之下，玻璃是将玻璃粉采用800度左

右的烧结熔化，冷却后形成玻璃层。这玻璃层和芯片熔为一体，无法用机械的方法分开29OJ芯片与GPP芯片綜合評價1：GPP芯片在wafer階段即完成玻璃鈍化，并可實施VR的probetest，而OJ芯片只有在制得成品后測試VR。2：VRM為1000V的GPP芯片，通常從P+面開槽和進行玻璃鈍化，臺面呈負斜角結構（表面電場強度高於體內），而OJ芯片的切割不存在斜角。3：GPP芯片的玻璃鈍化分佈在pn結部份區域（不像GPRC芯片對整個斷面實施玻璃鈍化），而OJ芯片對整個斷面實施硅橡膠保護。4：GPP芯片由於