[发明专利]Ⅲ族元素两次扩散提高大功率晶闸管阻断伏安特性的方法

摘要

本发明涉及大功率电力半导体器件晶闸管生产工艺领域，尤其涉及一种III族元素两次扩散提高大功率晶闸管阻断伏安特性的方法。该方法包括超砂、清洗硅片、清洗石英闭管源瓶、一次扩散、二次扩散等步骤，所得到的结果：常温阻断电压明显提高，漏电流比镓扩明显减小，高温漏电流比硼铝扩漏电流明显减小。经过本发明方法制造的单晶硅片，不仅提高了芯片的表面浓度，而且使芯片体内P⁺杂质分布的浓度比较平缓，有效地解决了常规工艺制造晶闸管出现伏安特性不理想现象。

主权项

1、III族元素两次扩散提高大功率晶闸管阻断伏安特性的方法，其特征在于该方法包 括如下步骤： 1、超砂 将硅片放入清洗液中，清洗液的配比是，工业洗净剂∶去离水＝5ml∶750ml，在超声 清洗40分钟，再用40℃～60℃去离子水冲洗，之后热水超声两遍、热高纯水冲洗两遍； 2、清洗硅片 将硅片放入1^#清洗液中，1^#清洗液的配比是，氨水∶过氧化氢∶高纯水＝1∶2∶5，在 电炉子上煮15分钟，之后高纯水冲洗20遍、然后再换上新1^#清洗液重煮一遍，最后用 冷、热、冷高纯水各冲洗30遍；2^#清洗液的配比是，盐酸∶过氧化氢∶高纯水＝1∶2∶5， 在电炉子上煮15分钟，之后高纯水冲洗20遍、然后再换上新1^#清洗液重煮一遍，最后 用冷、热、冷高纯水各冲洗30遍，最后将处理好的硅片快速放入红外线快速干燥箱中烘 1.5小时； 3、清洗石英闭管源瓶 将石英闭管源瓶放入HF∶H₂O＝1∶5氢氟酸与水溶液中浸泡1小时，用王水∶水＝1∶ 10浸泡后1小时后取出用冷、热、冷高纯水冲洗30遍后，放入红外线快速干燥箱中烘1.5 小时；用氢氧焰封住闭管装片的大直径端、小直径端与真空机组相连抽真空，使闭管内达 到(1.5-3)*10^-4P^a气压值，再用氢氧焰封住小直径端检漏确认不漏气； 4、一次扩散 采用闭管恒温扩散温度为1250-1280℃以下，时间11.5-40小时，选用高纯硅镓粉 275±5mg，在P⁺型区达到晶闸管要求60-95um时，自然降温至900℃恒温2小时后再降 温至600℃恒温1小时后再降温至室温以下； 5、检测 在伏安特性仪上检测一次镓扩散后的硅单晶片的阻断电压≥1200V和表面浓度35～ 50Ω/cm²，P⁺型区结深65～75um； 6、扩散源的配制：按优级无水乙醇∶硝酸铝∶三氧化二硼＝500ml∶50g∶500mg的比例 配制扩散源，在每片镓扩后的硅单晶片表面均匀涂敷，二次扩散源用红外灯烤干后叠放在 处理后的石英板舟上； 7、二次扩散 二次扩散的高温扩散炉内的石英管予热10分钟，然后按每10分钟10cm的距离缓慢 推入恒温区1250-1280℃内扩散2-4小时，之后降温至950℃恒温2小时，再降温至600 ℃恒温3小时后自然降温至200℃以下取出硅片，浸泡氢氟酸水溶液中至硅片全部分离后 冲高纯水5分钟，电离去硼硅玻璃层。