[发明专利]一种快恢复硅整流二极管芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于整流的半导体器件，具体来说，涉及硅整流二极管，尤其涉及其芯片的制造方法。

背景技术

硅整流二极管是常用的电子器件。传统的玻璃钝化快恢复硅整流二极管芯片制造方法包括选取硅单晶片、硅片清洗、磷扩散、磨片、硼扩散、硼面轻喷砂、蒸铝等工序，这种传统工艺生产的快恢复硅整流二极管芯片的恢复时间在100ns以上，即便认真控制扩散细节，即改变扩散温度、扩散时间等相关操作，把恢复时间降低至100ns以下，但其正向压降V_F比较大，这样生产的芯片性能很难提高。经检索，目前涉及硅整流二极管的专利仅有1件，即95108805.X号“以槽形外壳构件组构的半导体二极管及其封装方法”，但该专利与玻璃钝化快恢复硅整流二极管芯片制造方法并无关系，目前尚未发现玻璃钝化快恢复硅整流二极管芯片制造新方法的报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种快恢复硅整流二极管芯片的制造方法，以克服现有技术的缺点，用来制造体积小、重量轻、可靠性高、耐温度冲击、恢复时间大幅度降低的玻璃钝化快恢复硅整流二极管芯片。

为达到上述发明目的，发明人经过试验研究提供的玻璃钝化快恢复硅整流二极管芯片制造方法，仍然保留了传统方法中选取硅单晶片、硅片清洗、磷扩散、磨片、硼扩散、硼面轻喷砂、蒸铝工序，不同的是在硼扩散及硼面轻喷砂工序之间增加二次磷扩散、磷面蒸金、金扩散3个工序。换句话说，本发明的制造方法包括以下工序：选取硅单晶片、硅片清洗、磷扩散、磨片、硼扩散、二次磷扩散、磷面蒸金、金扩散、硼面轻喷砂、蒸铝。

上述各工序中，选取硅单晶片、硅片清洗、磷扩散、磨片、硼扩散、磷面轻喷砂以及硼面轻喷砂、蒸铝8个工序均按照传统工艺操作。本发明所加入的3个工序的作用和操作程序如下：

二次磷扩散，是为了在N⁺型硅片上掺入N型杂质磷得到高电导率的N⁺⁺区。操作程序是先涂源，即将烘干的硅片放在干净滤纸上，磷面向上，用滴管在磷面上滴上以P₂O₅和无水乙醇按5～6g∶50ml比例配成的源，以浸满硅片为限，用洁净的镊子一片片取出，插入石英舟支架；再扩源，即将装在支架上的硅片推至炉口，在300℃左右烘20～30min；再将烘好的硅片推至恒温区，按扩散炉温度1265℃-1295℃、恒温区内温度均匀性不大于±1℃、扩散炉指示温度1280℃±1℃的条件进行扩散1～3小时，之后将扩散炉关掉，随炉冷却，降至500℃以下时拉出，测量结深和方块电阻(样片)；用化学法去除硅片氧化层和磷、硅玻璃层，再次磷扩散。

磷面蒸金，是为了在已经形成PN结的硅片上，蒸发上一层均匀的金杂质，为金扩散提供一定量的金源。操作程序是开启总电源、冷却水、机械泵、扩散泵、预真空阀。开真空室放气阀；打开钟罩将清洗好的电极装上，将金丝挂到电极上；将清洗烘干的硅片用镊子逐片平放于衬底上，待蒸金面向上，不可重叠；合上钟罩，关真空室放气阀，关预真空阀，开低真空阀门抽真空至0.1Pa，关低真空阀；开预真空阀和高真空阀，接通扩散泵阀门，抽真空至2.6×10^-3Pa以上；打开蒸发电极电压开关，先调到预热电压，观察金属快要熔化时将电压升到蒸发电压进行蒸发，直到金层厚度为1～5μm，蒸发时间到后关掉挡板，将电压调到零；5min后关闭高真空阀，打开真空室放气阀；打开钟罩，用镊子逐片夹出硅片放入石英壶内。

金扩散，是为了在PN结中掺入金起复合中心作用，减少少数载流子寿命，缩短贮存时间，提高开关特性。操作程序是将蒸发好金源的片子直接推入扩散炉指示温度975℃±1℃的恒温区，同时通氮气0.3L/min，扩散15min后，将片子直接拉出，放在铝架上快速冷却，扩散完后以氢氟酸漂30min；然后抽5～7个小片测反向恢复时间是否符合30ns的要求；作管理图。