[發明專利]集成門極換流晶閘管配套用快恢復二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201510072875.7
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104701386B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 高建寧;陳芳林;戴小平;蔣誼;郭潤慶;張弦
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L21/329;H01L21/265;H01L21/263;H01L21/225
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 朱繪;張文娟

1.一種集成門極換流晶閘管配套用快恢復二極管，其為P+/N-/N+型結構，能夠承受反向重復峰值電壓為4500-7000V，額定正向平均電流為400-2500A，反向關斷電流變化率為500-5000A/μs，反向恢復時間為3-7μs，且軟度因子≥1.0；

其中，集成門極換流晶閘管配套用快恢復二極管的處理包括：對預處理硅片進行鋁預沉積和硼離子注入，然后再進行硼鋁推進；以及質子照射和電子照射。

2.一種如權利要求1所述集成門極換流晶閘管配套用快恢復二極管的制造方法，包括：

步驟A，預處理：對N型原始硅片進行單面拋光處理獲得預處理硅片；

步驟B，P型摻雜處理；

步驟C，單面磨處理：磨掉硅片的非拋光面的P型層，獲得P+/N-型結構的硅片；

步驟D，擴磷處理：對P+/N-型結構的硅片進行第一次清洗、甩干裝舟，然后推入擴散爐中恒溫擴散進行磷雜質預沉積；再對硅片進行第二次清洗、甩干裝舟，然后推入擴散爐中，通入氧氣恒溫推進，獲得P+/N-/N+型結構的硅片；

步驟E，后處理：將P+/N-/N+型結構的硅片依次進行割圓、蒸鋁和合金以及臺面造型和保護處理獲得完整芯片；

步驟F，少子壽命控制：包括質子照射和電子照射，所述質子輻照在質子輻照設備上進行，所述電子輻照在電子輻照設備上進行，檢測芯片少子壽命是否達到預定值，如果沒有達到預定值，繼續電子輻照直到達到預定值，所述質子輻照和電子輻照按照任意順序進行；

其中，在步驟B中，P型摻雜處理包括對預處理硅片進行鋁預沉積和硼離子注入，然后再進行硼鋁推進，形成P+/N-/P型結構的硅片；

所述鋁預沉積是在硅片的雙面進行，所述硼離子注入是在硅片的拋光面進行，所述鋁預沉積和硼離子注入按照任意順序進行。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述鋁預沉積和硼離子注入按照先鋁預沉積后硼離子注入的順序進行。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述鋁預沉積包括將硅片進行清洗、甩干裝舟，然后推入真空鋁預沉積擴散爐中，恒溫擴散，控制表面鋁濃度為1018-1019/cm3。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述恒溫擴散的溫度為900-950℃。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述硼離子注入包括將硅片進行清洗、甩干裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫擴散，在硅片雙表面形成SiO2保護膜，然后在拋光面注入硼離子。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：在所述硼離子注入的步驟中，所述SiO2保護膜的厚度為22-52nm；所述恒溫擴散的溫度為800-850℃。

8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述硼鋁推進包括將完成了鋁預沉積和硼離子注入的硅片進行清洗、甩干裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫擴散，控制表面硼鋁總濃度為1016-1017/cm3。