[發明專利]開管涂源全擴散制造低功耗雪崩晶閘管芯片的方法

有效

• 申請號: 201410487951.6
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104299901B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 于能斌;于澤;張宏偉;王景波;劉欣宇
• 申請（專利權）人: 鞍山市良溪電力科技有限公司
• 主分類號: H01L21/332
• 分類號: H01L21/332
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及電力電子器件制造技術領域，尤其涉及一種應用開管涂源全擴散方法制造電動汽車低功耗雪崩晶閘管芯片的工藝。

背景技術

目前，國內、國際上電動汽車正處于快速發展期，而電動汽車普遍采用晶閘管作為電子開關控制電源與驅動電機，根據電機的工作狀態輸出可變的電壓、電流，驅動電動汽車行駛。國內現有汽車用的晶閘管普遍使用焊接技術生產，使用壽命短、故障率高，用新型的開管涂源全擴散工藝生產低功耗雪崩晶閘管壓接芯片，成本低，耐電壓、電流沖擊強。質量可靠，而且成本低，利潤率高，具有廣闊的市場前景。

發明內容

本發明提供了一種開管涂源全擴散制造低功耗雪崩晶閘管芯片的方法，采用硼-鋁一次擴散，保證PN結前沿平緩及產品的一致性；采用二次光刻與蒸發一次成型技術，簡化工序，降低物理損傷，提高成品率和產品性能的可靠性。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

開管涂源全擴散制造低功耗雪崩晶閘管芯片的方法，包括如下步驟：

1)工藝環境準備

工藝環境中的空氣雙級雙過濾，過濾后的空氣在10級以下；

2)超聲波清洗

硅片超聲波除砂1小時以上，氫氟酸超聲波清洗1小時以上，分別用常溫和70℃去離子水沖洗，再用去離子水超聲波清洗2小時以上，每30～35分鐘更換一次去離子水，然后用冷熱去離子水交替沖洗四遍；

3)硅片清洗

配制1#液，體積比為氨水：過氧化氫：去離子水＝1：2：5；配制2#液，體積比為鹽酸：過氧化氫：去離子水＝1：2：7；將超砂后的硅片放入1#液中，在加熱器上煮5～6分鐘，用去離子水沖洗10～15遍，換潔凈的1#液重復煮一遍，再用冷、熱去離子水交替沖洗20～25遍；將硅片放入2#液中，在加熱器上煮5～6分鐘，用去離子水沖洗10～12遍，換上潔凈的2#液重復煮一遍，用冷、熱去離子水交替各沖洗25～30遍，最后將清洗干凈的硅片放入180℃烘箱中烘1小時以上；

4)清洗石英架、石英砣

將石英架、石英砣放入體積比為H₂O：HF＝4：1的氫氟酸溶液中，浸泡30～35分鐘，取出用冷熱去離子水沖洗各20～25遍，放入180℃烘箱中烘1小時以上；

5)硅片硼-鋁擴散

將氧化硼、硝酸鋁溶于無水乙醇中，配制比例100～400mg:3g:100ml，制成氧化硼-硝酸鋁溶液作為擴散源，用涂膠機將擴散源涂在硅片表面，將硅片疊放在石英架上，放到1260℃擴散爐中進行高溫擴散；20～30小時以后閉爐；

6)氧化

將硼擴散后的硅片放到1150℃氧化爐中做氧化，通水汽2小時以上、氧氣1小時以上各兩次，氧氣流量500ml/分鐘，時間到后閉爐；

7)一次光刻

將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，在烘箱中80℃溫度下烘20～25分鐘，冷卻后在光刻機下曝光，曝光后在120#汽油溶液中顯影10～15分鐘，再在潔凈的120#汽油溶液中定影2～3分鐘，在140℃溫度下烘干，將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液腐蝕，然后去膠烘干；

8)磷擴散

將光刻好并經檢驗合格的硅片，用1#液、2#液清洗干凈，烘干后放到磷擴散爐中，待爐溫升到1200℃通磷源和氧氣、氮氣保護氣體，爐溫升到1250℃時關閉磷源，停止升溫繼續通保護氣體，直到擴散爐降溫到1000℃以下，閉爐閉氣；

9)割圓

用高速割圓機將硅片圖形以外的部分去掉，制成芯片；

10)燒結

將裝載芯片的鋼架推入真空燒結爐的恒溫區中，開啟真空泵及真空機組，當真空達2X10^-3Pa時推入燒結爐，在550℃溫度下恒溫加熱20～25分鐘，然后以每分鐘2℃的速度升溫到650℃，恒溫加熱20～25分鐘后，再以每分鐘2℃的速度降溫至550℃，取下爐蓋，自然降溫至400℃時推離爐體，當溫度低于200℃時，放氣取出石墨船；

11)二次光刻與蒸發一次成型

將燒結后的芯片放到蒸發臺的載片臺上，用模具圓環將芯片的隔離環屏蔽，將高純鋁絲纏在鎢絲電極上，蓋上蒸發臺罩，抽真空到2×10^-3Pa；然后給鎢絲電極加熱，待鎢絲上的鋁全蒸發完后，關閉蒸發電源，待機器蒸發室冷卻后將芯片取出，測試鋁膜厚度8～10um為合格；

12)合金