超快軟恢復二極體晶片的生產方法
2023-05-13 19:15:56 1
專利名稱：超快軟恢復二極體晶片的生產方法
技術領域：
本發明涉及電子元器件技術領域內的一種二極體晶片的生產方法。
背景技術：
超快軟恢復二極體主要作為高頻整流、續流、開關及保護二極體等用於開關電源、 逆變電源、通信電源、高頻大電流等電路中，多用於航天及軍事等可靠性要求較高的場合。 隨著高精尖武器裝備系統的性能對高速度、高可靠性要求越來越高，高新工程武器裝備系 統對半導體元器件也提出 了更高的要求，系統不僅要求開關速度快，而且需要電流反向恢 復時具有軟恢復特性。二極體截止時，有一個反向電流，它從關斷至恢復到零點的時間稱為反向恢復時 間。其中反向電流直接恢復到零點開通的二級管稱為硬恢復特性二極體，硬恢復特性二極 管應用於快速(高頻)電路時容易產生高頻諧波，嚴重時將幹擾設備系統的正常工作；快 恢復二極體的軟恢復特性能有效遏制高次諧波。由於高效、超高頻電源在各個領域的廣泛 應用，尤其是航天、航空、船舶、兵器等領域的大量應用，超快軟恢復二極體的開關特性尤 為重要。我國超快軟恢復二極體來源一直依賴於進口，國外主要由歐美半導體公司(如 MICROSEMI、EUPEC、IXYS、FAIRCHILDSEMI (仙童)等外國公司)推出的超快軟恢復二極體芯 片技術對我國是封鎖的，進口成型產品價格高、交貨周期長、購買渠道不暢，尤其在軍工行 業，依賴進口的現狀將使元器件採購愈來愈被動。採用一般普通硬恢復二極體，應用線路復 雜，系統可靠性較低，甚至有些先進的線路和集成電路由於二極體的硬恢復特性而無法完 成。目前超快軟恢復二極體的生產存在以下問題1、缺乏完整的理論設計；2、缺乏成 熟的生產工藝；3、應用先進的生產設備不足，如使用高精度離子注入機等。4、目前國內無廠 商系統地的進行研製和開發，更談不到批量化、系列化供應大電流超快軟恢復二極體。
發明內容
為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在於提供一種超快軟恢復二極體晶片 的生產方法，在傳統快速二極體晶片生產工藝基礎上，採用真空蒸鉬的方法後再進行鉬擴 散，實現高頻率、大電流、軟恢復特性。為實現上述目的，本發明包括外延片清洗、磷預澱積、噴砂、硼擴散及磷高溫再分 布、雙面噴砂、氧化退火、鉬擴散、清洗、刻槽、玻璃鈍化保護、電極蒸發、劃片，其特徵在於 對晶片採用真空蒸鉬的方法後再進行鉬擴散。所述真空蒸鉬及鉬擴散方法為使用蒸發釜進行真空蒸鉬，克服以往液態鉬擴散 的不均勻性；然後再將蒸過鉬的晶片處理後在擴散爐中以900°c -iooo°c的溫度範圍內進 行低溫擴散0. 5-2. 5小時。本發明與現有技術相比，具有以下優點1、反向恢復電流具有軟特性；
2、較好地解決了反向恢復時間與通態壓降的優化問題；3、無需專門設計實現軟特性的特殊工藝和方法，只需變換擴鉬方式和方法有效達成快速二極體的軟恢復特性；4、可廣泛替代進口，應用於各個領域，實現該系列產品的全面國產化。
具體實施例方式下面對本發明的生產方法作詳細描述。外延片清洗經超聲波用去離子水進行清洗、脫水處理；磷預澱積及噴砂採用紙源擴散，擴散爐實際溫度1220°C，預澱積2個小時，使得 表面方塊電阻< 0. 1Ω/ 口 ；再採用溼式晶圓噴砂機進行噴砂除雜質清洗；硼擴散及磷高溫再分布、雙面噴砂目的是形成PN結，同時對磷推進深度，增加基 區寬度。方法是在1250°C溫度環境下，用硼紙源擴散35個小時，使得硼的表面方塊電阻 < 0. 1Ω/ 口 ；雙面噴砂仍然採用溼式晶圓噴砂機進行表面去除雜質處理；真空蒸鉬後進行鉬擴散該工序是快恢復二極體晶片生產的關鍵工藝，本發明方 法不是用傳統塗覆鉬液態源，而是使用蒸發釜蒸鉬的方法後，在擴散爐中通過低溫925°C擴 散1.2小時，得到分布均勻的擴散層。這裡充分考慮了壓降和反向恢復時間的優化點(由 於複合中心濃度越大反向恢復時間就越小、壓降越大)，反向恢復時間控制在90 150納秒 範圍內。由於真空蒸鉬的均勻性與厚度的可控性，通過低溫擴散得到分布均勻的鉬層分布， 由於其層的均勻性，所以具有一定的容性分布，致使二極體快速複合(恢復)的同時又具有 軟特性。氧化退火在擴散爐中通純氧對晶片進行退火處理，使晶片擴散層分布均勻；清洗晶片清洗採用超純水超聲波清洗；刻槽混合酸腐蝕光刻後的晶片，以便進行玻璃鈍化處理；玻璃鈍化保護1.將光刻後的擴散片用混合酸腐蝕出PN結，去除光刻膠；2.將溶劑與玻璃粉在瓶中進行攪拌製成玻璃漿；3.將玻璃槳均勻地塗敷在已刻蝕出溝槽的矽片表面，用刮刀將電極面多餘的玻璃 槳刮掉；4.將塗敷後在矽片在585°C爐內進行玻璃預燒，時間為20min ；5.取出預燒過的矽片，將其電極面多餘玻璃粉擦掉；6.將擦拭過的矽片進行玻璃熔融，爐溫為820°C，時間為20min ；7.對玻璃熔融後的矽片再進行第二次玻璃槳塗敷、預燒、擦拭、熔融，獲得完整的 玻璃鈍化。電極蒸發蒸鎳銀合金。在真空條件下，通過蒸發源加熱膜材，使其蒸發，蒸發原子 和分子從蒸發源表面逸出後，到達被鍍的矽片表面上。劃片採用雷射劃片。劃片尺寸為215mil方形片。通過實施上述工藝，本發明達到的主要技術性能指標如下· Vbe 400 1200V參 I。 IA 50A
· Vewm 400 1200V參VF :0· 9 1. 3V(IF = 3XI(AV))· Iei :5· 0 μ A(VK = Vewm, Ta = 25°C )· IE2 150 μ A (Ve = V腿，Ta = 100 °C )· trr 45 150ns 溫度循壞-55°C 175°C連續重複10次以上； 工作壽命1000小時； 可經受50 0次溫度衝擊試驗。
權利要求
一種超快軟恢復二極體晶片的生產方法，包括外延片清洗、磷預澱積、噴砂、硼擴散及磷高溫再分布、雙面噴砂、氧化退火、鉑擴散、清洗、刻槽、玻璃鈍化保護、電極蒸發、劃片，其特徵在於對晶片採用真空蒸鉑的方法後再進行鉑擴散。
2.根據權利要求1所述的超快軟恢復二極體晶片的生產方法，其特徵在於所述真空 蒸鉬和鉬擴散方法為使用蒸發釜進行真空蒸鉬，在擴散爐中採用900°C -1000°C的溫度擴 散0. 5-2. 5小時。
全文摘要
一種超快軟恢復二極體晶片的生產方法，用於大電流、快軟恢晶片的生產。包括外延片清洗、磷預澱積、噴砂、硼擴散及磷高溫再分布、雙面噴砂、氧化退火、鉑擴散、清洗、刻槽、玻璃鈍化保護、電極蒸發、劃片，本發明對晶片採用真空蒸鉑的方法後再進行鉑擴散，在900℃-1000℃的溫度範圍內再擴散0.5-2.5小時，獲得軟恢復特性，使反向恢復電流具有軟特性；較好地解決了反向恢復時間與通態壓降的優化問題；無需專門設計實現軟特性的特殊工藝和方法，只需變換擴鉑方式和方法，從而有效達成快速二極體的軟恢復特性；可廣泛替代進口，應用於各個領域，實現該系列產品的全面國產化。
文檔編號H01L21/28GK101866854SQ20101016951
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者王健 申請人:襄樊三瑞達電力半導體有限公司