[發明專利]16000A/200～400V電焊機專用雪崩整流二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 200910303951.5
• 申請日: 2009-07-02
• 公開（公告）號: CN101582455A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 夏吉夫;郭永亮;潘福泉;潘峰
• 申請（專利權）人: 錦州市雙合電器有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/04;H01L29/06;H01L29/16;H01L21/22;H01L29/45;H01L21/329
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所
• 代理人: 李 輝

技術領域

本發明涉及一種功率半導體器件，特別涉及一種16000A/200～400V電焊機專用雪崩整流二極管及其制造方法。

背景技術

目前，焊機用整流二極管主要國外生產的硅片直徑Φ63mm/13500A/200～400V整流二極管以及國內生產的硅片直徑Φ48mm/7000A/200～400V整流二極管。他們的制造方法為采用N型(111)徑向低阻單晶，先進行雙面擴散，然后磨去一面，再進行一次單面擴散。隨硅片直徑的增大變形越來越嚴重，不僅硅片直徑大不了，而且厚度更不能薄，63mm、直徑0.21mm厚度、13500A容量已屬很不容易，如再通過減薄片厚、增加直徑來提升電流容量，將造成成品率低下。

由于焊機用電源瞬間電流幾萬~幾十萬安培，甚至更大，焊機中的整流器件采用多只(如六只或八只)整流二極管并聯，使用成本高，每只管電流分布不均，易造成管子損壞，采用均流措施又使成本增加。

發明內容

本發明的目的是要解決現有單只電焊機專用整流二極管容量小、器件使用中需要并聯均流的矛盾，在原有13500A/200～400V焊機專用整流二極管的基礎上，提供一種電流擴展能力更強、容量更大、質量更好、可靠性更高，使用成本更低的16000A/200～400V電焊機專用雪崩整流二極管及其制造方法。

本發明的技術解決方案是：

該16000A/200～400V電焊機專用雪崩整流二極管是由管殼、芯片構成，所述的芯片包括基區N、擴磷區N⁺和擴硼區P⁺以及陰、陽極歐姆接觸，其特殊之處是：所述的芯片采用N型(100)徑向低阻單晶硅片，所述的單晶硅片電阻率ρn為5～10Ω-cm、直徑為70mm、厚度0.17～0.19mm，且管子厚度為5～6mm，擴磷區N⁺和擴硼區P⁺為雙面一次擴散形成，陰、陽極歐姆接觸為鈦-鎳-金或鈦-鎳-銀。

該電焊機專用雪崩整流二極管的制造方法為：

采用電阻率ρn為5～10Ω-cm、直徑為70mm、厚度0.17～0.19mm的N型(100)徑向低阻單晶硅片；

硅片擴散，在1250℃下進行雙面一次擴散；

擴散片檢測，P⁺區表面濃度0.04～0.06mV/mA，結深X_jP為78～82)μm；N⁺區表面濃度0.06～0.08mV/mA，結深X_jN為58～62μm；基區殘余少子壽命τp為9～13μS；

擴散片經噴砂、清洗、脫水烘干后進行電子束多層金屬化蒸發，實現陰、陽極鈦-鎳-金歐姆接觸；臺面噴砂造型，經腐蝕、清洗、聚酰亞胺鈍化保護后，中間測試；

將中間測試合格芯片，裝入管殼內，進行充氮氣下冷壓接封裝，封裝后管子厚度5～6mm。

上述的16000A/200～400V電焊機專用雪崩整流二極管的制造方法，在硅片擴散時先將硅片清洗后擺放在硅舟上，在相鄰的單晶硅片之間交替放置N⁺、P⁺紙源片，在硅舟兩端放置硅襯墊，經硅舟一端置放的彈簧將單晶硅片和紙源片壓緊后推入擴散爐中；當硅舟溫度至390-410℃時，紙源片燃燒并使硅片被壓得更緊，將硅舟從擴散爐中拉到爐口，小心取下彈簧，將硅舟再次推入擴散爐中恒溫區在1250℃下進行高溫擴散。

上述的電焊機專用雪崩整流二極管的制造方法，所述的鈦∶鎳∶金或鈦∶鎳∶銀厚度分別為0.2μm∶0.5μm∶0.1μm。

上述的電焊機專用雪崩整流二極管的制造方法，陰極臺面噴砂造型角度為45～55°，以滿足雪崩特性要求。

本發明的優點是：

1、由于采用N型(100)徑向低阻單晶硅片，提高電流擴展能力30％；

2、采用直徑Φ70mm、厚度0.18±0.01mm單晶硅片，通過雙面一次同時擴散以及置于硅舟一端彈簧經硅墊的壓緊措施，保證了擴散后硅片不變形，從而提升了大電流容量、降低了功耗。

3、通過降低成品管厚度至5.5±0.5mm，提高瞬間散熱能力，滿足焊機要求。

4、通過優化的N-PT(非穿通)雪崩結構，且無上下熱補償片栴餛??約把細竦難啦饈蘊跫??繁F骷??喚鲇薪細叩惱??蚶擻康緦？IFSM≥1×10⁵A/10ms)能力，且有很高的反向浪涌電流(IRSM≥1×10⁴A/2ms)能力。

5、陰、陽極鈦-鎳-金歐姆接觸，且各層厚度科學優化，確保器件長時間工作的可靠性。