[发明专利]一种硅材料的铂掺杂方法及快恢复二极管

说明书

本发明涉及一种硅材料的铂掺杂方法，所述方法包括如下步骤：（1）将硅片浸泡在铂掺杂溶液中，获得吸附了铂离子的硅片；（2）采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液对步骤（1）得到的硅片进行清洗；（3）退火，获得铂掺杂的硅材料。本发明提供的方法克服了现有技术采用蒸发或溅射进行铂掺杂的技术偏见，创新性的采用溶液对硅片材料进行铂掺杂，为快恢复二极管制备工艺中的铂掺杂方法提供了一种新的思路。

技术领域

本发明属于二极管的制备领域，具体涉及一种硅材料的铂掺杂方法及采用所述铂掺杂方法制备得到的快恢复二极管。

背景技术

快恢复二极管（简称FRD），是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管使用。

在快恢复二极管中，硅快恢复二极管应用广泛。为了提高开关速度，减少反向恢复时间T_rr，传统的方法是采用重金属掺杂（如掺金、掺铂）和电子辐射等技术在二极管中大面积甚至是整体引入复合中心来消除二极管中的过剩载流子，实现降低器件反向恢复时间T_rr的目的。掺金器件能级较深，高温特性较差；电子辐照感生的缺陷不稳定，在较低温度下会退化消失，且制备得到的器件漏电流偏大；而铂扩散形成的替位原子是稳定的结构，因此器件的高温稳定性好。

在快恢复二极管的制备过程中，常见的掺铂工艺是铂蒸发或铂溅射。在快恢复二极管中，作为复合中心的铂量很小，铂溅射或铂蒸发造成铂的消耗量过大，过多的铂在硅片上，造成浪费，且提高了制作成本；而铂蒸发或铂溅射是以物理方式沉积在硅片表面，导致应力，带来的过多的张力，影响铂的激活，阻碍铂成为有效的复合中心，造成快恢复二极管性能欠佳。

因此，本领域急需一种制备快恢复二极管制备工艺过程中的硅材料的铂掺杂的方法，该方法的成本低，操作简便，条件易控，制备得到的铂掺杂硅材料用于快恢复二极管的性能表现良好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅材料的铂掺杂的方法，该方法的操作简便，条件易控，且制备得到的铂掺杂硅材料用于快恢复二极管的性能表现良好。

本发明提供的硅材料的铂掺杂的方法是将硅片材料浸泡在铂掺杂溶液中，使铂离子以游离态的形式吸附在硅片表面，达到降低应力几乎为零的目的，之后将附着在硅片表面的剩余的铂元素清洗去除，经退火后，实现在硅片材料中形成高效的铂复合中心的目的，实现正向压降（V_f）和反向恢复时间（T_rr）性能的最优化。

本发明提供的方法创新性地采用铂掺杂溶液实现对硅片材料的铂掺杂，克服了现有技术只采用铂蒸发、铂溅射等气相沉积方法进行铂掺杂的技术偏见，并获得了优异的正向压降（V_f）和反向恢复时间（T_rr）。

本发明首先提供了一种硅材料的铂掺杂方法，所述方法包括如下步骤：

（1）将硅片浸泡在铂掺杂溶液中，获得吸附了铂离子的硅片；所述硅片为PN结二极管硅片；

（2）采用氢氟酸和氟化铵的混合溶液对步骤（1）得到的硅片进行清洗；

（3）退火，获得铂掺杂的硅材料。

本发明提供的硅材料的铂掺杂方法中，通过将硅片浸泡在铂掺杂溶液中，实现了将铂元素吸附于硅片上的目的，之后清洗去除硅片上游离的过剩铂元素，退火后使铂元素扩散至硅片内部，并被激活为有效的复合中心。并且，采用步骤（2）的清洗步骤，有益于在退火过程中，对硅片中掺杂的铂含量进行控制（如清洗时间越长铂掺杂量越低），并有效防止游离铂离子对退火设备的污染。

本发明所述硅片为任何型号的PN结二极管硅片，不做具体限定，本领域可以通过专业知识进行制作或者通过商购获得。