直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法

2023-05-10 22:02:56 1

專利名稱：直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻高壓二極體的製造方法，具體是一種包括矽片擴散、疊層合金、矽疊切斷、組裝燒結、鈍化封裝構成的高頻高壓二極體的製造方法。
背景技術：
矽單晶材料簡介及原有技術特點
矽單晶材料是製造高頻高壓二極體的主要結構材料，在器件製造材料成本中其所佔比例最聞。矽單晶材料近按本身的製造工藝可分為若干類型，主要有
按拉制工藝可分為直拉(CZ)、區熔(FZ)兩大類；
按表面狀態或表面處理方式分為研磨片、拋光片、外延片；
按控制娃材料電阻率的方式可分為固相摻雜、中子福照，前者一般用於直拉娃片，後者通常用於區熔矽片。長期以來，均使用區熔中照(中子輻照)片製造各種規格的高頻高壓二極體，這也是目前國內同行所共同使用的矽單晶材料品種。區熔中照片從特性上講，可以滿足高頻高壓二極體的製造要求，但區熔中照片本身的製造工藝存在明顯的缺點，主要有
O生產周期長。中子照射後的矽單晶必須放置一段時間，使照射後矽單晶中產生的雜質元素衰減至半衰期後才能再加工，避免對人體產生輻射影響；
2)生產成本和能源消耗高。一個中子反應堆消耗的能源相當可觀；
3)區熔中照矽片的產量受中子照射資源和安全控制的限制，不能滿足市場需求。

發明內容
本發明的主要任務在於提供一種直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法，具體是一種解決區熔中照片貨源緊缺、二極體製作成本居高不下的直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法。為了解決以上技術問題，本發明的一種直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法，包括矽片擴散、疊層合金、矽疊切斷、組裝燒結、鈍化封裝，其中所述擴散工藝包括對採用的直拉單晶N型矽片進行全數測試、PN前處理、矽片塗源、PN擴散、PN擴散後處理、PT擴散六步驟，其特徵在於所述對採用的直拉單晶N型矽片進行全數測試測試參數中，所述直拉單晶N型矽片組合電阻率為40 Ω . cm ;所述矽片塗源直拉矽片兩面塗P源\N源後再復塗一次，其P面、N面附源總量高於區溶中照矽片兩倍，且直拉矽片擴散後表面濃度達到O. 06 Ω . cm ;所述PN擴散直拉矽片擴散條件在1300°C的溫度下擴散68H，擴散後矽片結深為74±3 μ m ;所述PT擴散後處理矽片經酸、鹼處理甩幹後浸源，然後進PT擴散爐進行PT擴散，直拉矽片擴散條件在980°C的溫度下擴散2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恆溫退火1H。
本發明的原理由於摻雜工藝的重大差異，直拉矽片與區溶中照片在性能上存在一些差異，主要表現為徑向電阻率面內偏差較大，雜質(C，O)含量高於區熔中照片，因此直拉CZ矽片PN擴散要採用高濃度擴散，以減小矽片面內表面濃度差異，並提高擴散片中磷硼雜質濃度梯度，有助於提高單片反向擊穿耐壓。PT擴散則採用了退火工藝，在退火過程中基區PT產生再分布，弱化C、O與矽的聚球效應，在一定程度上降低了反向漏電流。本發明的優點在於採用直拉矽片製造高頻高壓二極體，可從根本上解決區熔中照片貨源緊缺、成本居高不下等制約行業發展的重大瓶頸。直拉矽片在高頻高壓二極體上的應用，開闢高壓、高頻、大功率器件製造時所用晶片材料的新路，使高頻高壓二極體在市場競爭中獲得了極大的性價比優勢，並徹底解決目 前及可以預期的未來相當一段時期的高頻高壓二極體主要結構材料一娃片的貨源問題。


圖I為區溶中照矽片製造高頻高壓二極體的工藝流程框 圖2為本發明的直拉矽片製造高頻高壓二極體的工藝流程框圖。
具體實施例方式使用本發明的直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法，主要是以直拉CZ矽片製造
高頻高壓二極體。本發明的高頻高壓二極體的整個製作方法與常規的製作方法相同，因此在此不再累述。主要改進的工藝為擴散工藝，該擴散工藝與區熔中照片相製造高頻高壓二極體擴散工藝比較，除了下述的改進和創新，其它工藝流程與區熔中照片製造高頻高壓二極體擴散工藝保持一致，為常規技術，因此也不再累述。以下以CZ矽片為例，舉例說明其製作工藝
如圖1、2所示
I ·對矽片進行常規全數測試，測試參數包括電阻率、厚度。區熔中照矽片組合電阻率為45 Ω. cm，厚度300±5μπι，直拉矽片組合電阻率為40 Ω · cm，厚度300±5μπι。II . PN前處理對組合完畢的矽片投入PN前處理，經常規的氫氟酸、氫氧化鉀處理去除矽片表面的油汙及金屬雜質，該處，對比的兩種製作工藝一致，均為常規方法。III.矽片塗源區溶中照矽片兩面塗P源…源各一次，直拉矽片兩面塗P源…源後復塗一次第一次塗布甩幹後再塗一遍，其P面、N面附源總量高於區溶中照矽片兩倍。直拉矽片擴散後表面濃度達到O. 06 Ω . Cm,高於區熔矽片表面濃度為O. 18 Ω . cm。IV . PN擴散塗源完畢的矽片進高溫擴散爐進行常規步驟的擴散，但擴散條件進行調整區熔中照矽片擴散條件1300°C，56H，擴散後測試結深為65±3μπι。直拉矽片擴散條件1300°C，68H，擴散後矽片結深為74±3μπι。V . PN擴散後處理ΡΝ擴散後矽片在氫氟酸槽中超聲清洗兩小時，然後純水清洗，紅外烘箱乾燥，該處，對比的兩種製作工藝一致，均為常規方法。VI. PT擴散常規後處理矽片經酸、鹼處理甩幹後浸源，然後進PT擴散爐進行常規步驟PT擴散，但擴散條件進行調整區熔中照矽片擴散條件980°C，2H。直拉矽片擴散條件980，2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恆溫退火1H。
實施效果 針對直拉CZ矽片技術性能，通過對擴散工藝進行改進和優化，以直拉矽片製成的高頻高壓二極體頻率特性一致，正反向參數均等同於區熔中照矽片。而主材料成本則為原來的52%。
權利要求
1.一種直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法，包括矽片擴散、疊層合金、矽疊切斷、組裝燒結、鈍化封裝，其中所述擴散工藝包括對採用的直拉單晶N型矽片進行全數測試、PN前處理、矽片塗源、PN擴散、PN擴散後處理、PT擴散六步驟，其特徵在於所述對採用的直拉單晶N型矽片進行全數測試測試參數中，所述直拉單晶N型矽片組合電阻率為40Ω. cm ;所述矽片塗源直拉矽片兩面塗P源\N源後再復塗一次，其P面、N面附源總量高於區溶中照矽片兩倍，且直拉矽片擴散後表面濃度達到O. 06Ω. cm ;所述PN擴散直拉矽片擴散條件在1300°C的溫度下擴散68H，擴散後矽片結深為74±3μπι ;所述PT擴散後處理矽片經酸、鹼處理甩幹後浸源，然後進PT擴散爐進行PT擴散，直拉矽片擴散條件在980°C的溫度下擴散2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恆溫退火1H。
全文摘要
本發明公開了一種直拉矽片製造高頻高壓二極體的方法，包括在一定的條件限制下進行矽片擴散、疊層合金、矽疊切斷、組裝燒結、鈍化封裝，其中所述擴散工藝包括對採用的直拉單晶N型矽片進行全數測試、PN前處理、矽片塗源、PN擴散、PN擴散後處理、PT擴散六步驟。本發明採用直拉矽片製造高頻高壓二極體，可從根本上解決區熔中照片貨源緊缺、成本居高不下等制約行業發展的重大瓶頸。
文檔編號H01L21/329GK102637596SQ20111006936
公開日2012年8月15日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者劉卉, 陳許平 申請人:南通皋鑫電子股份有限公司