[發明專利]超快軟恢復二極管芯片的生產方法

無效

• 申請號: 201010169517.5
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101866854A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王健
• 申請（專利權）人: 襄樊三瑞達電力半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L21/28
• 代理公司: 襄樊中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 帥玲

技術領域

本發明涉及電子元器件技術領域內的一種二極管芯片的生產方法。

背景技術

超快軟恢復二極管主要作為高頻整流、續流、開關及保護二極管等用于開關電源、逆變電源、通信電源、高頻大電流等電路中，多用于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。

二極管截止時，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管，硬恢復特性二極管應用于快速(高頻)電路時容易產生高頻諧波，嚴重時將干擾設備系統的正常工作；快恢復二極管的軟恢復特性能有效遏制高次諧波。由于高效、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，超快軟恢復二極管的開關特性尤為重要。我國超快軟恢復二極管來源一直依賴于進口，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管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采購愈來愈被動。采用一般普通硬恢復二極管，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于二極管的硬恢復特性而無法完成。

目前超快軟恢復二極管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制和開發，更談不到批量化、系列化供應大電流超快軟恢復二極管。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在于提供一種超快軟恢復二極管芯片的生產方法，在傳統快速二極管芯片生產工藝基礎上，采用真空蒸鉑的方法后再進行鉑擴散，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、磷預淀積、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，其特征在于：對晶片采用真空蒸鉑的方法后再進行鉑擴散。

所述真空蒸鉑及鉑擴散方法為：使用蒸發釜進行真空蒸鉑，克服以往液態鉑擴散的不均勻性；然后再將蒸過鉑的晶片處理后在擴散爐中以900℃-1000℃的溫度范圍內進行低溫擴散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，只需變換擴鉑方式和方法有效達成快速二極管的軟恢復特性；

4、可廣泛替代進口，應用于各個領域，實現該系列產品的全面國產化。

具體實施方式

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；

磷預淀積及噴砂：采用紙源擴散，擴散爐實際溫度1220℃，預淀積2個小時，使得表面方塊電阻＜0.1Ω/口；再采用濕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℃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；雙面噴砂仍然采用濕式晶圓噴砂機進行表面去除雜質處理；

真空蒸鉑后進行鉑擴散：該工序是快恢復二極管芯片生產的關鍵工藝，本發明方法不是用傳統涂覆鉑液態源，而是使用蒸發釜蒸鉑的方法后，在擴散爐中通過低溫925℃擴散1.2小時，得到分布均勻的擴散層。這里充分考慮了壓降和反向恢復時間的優化點(由于復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納秒范圍內。由于真空蒸鉑的均勻性與厚度的可控性，通過低溫擴散得到分布均勻的鉑層分布，由于其層的均勻性，所以具有一定的容性分布，致使二極管快速復合(恢復)的同時又具有軟特性。

氧化退火：在擴散爐中通純氧對芯片進行退火處理，使芯片擴散層分布均勻；

清洗：芯片清洗采用超純水超聲波清洗；

刻槽：混合酸腐蝕光刻后的芯片，以便進行玻璃鈍化處理；

玻璃鈍化保護：

1.將光刻后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制成玻璃漿；

3.將玻璃槳均勻地涂敷在已刻蝕出溝槽的硅片表面，用刮刀將電極面多余的玻璃槳刮掉；