专利名称：以气相掺杂区熔硅片制造高频高压二极管的方法
技术领域：
本发明涉及半导体二极管的制造，具体地说是一种以气相掺杂区熔硅片 制造高频高压二极管的方法。
背景技术：
经检索有关专利文献，目前尚未检索到与本发明相同的以气相掺杂区熔 硅片制造高频高压二极管的方法。长期以来，均使用中子辐照区熔硅单晶
(NTD)制造各种规格的高频、超高频高压二极管，这也是国际上同类产品 所共同使用的硅单晶材料品种。NTD硅片虽然从特性上讲，可以满足高频二 极管的制造要求，能在一定范围内适应超高频高压二极管的制造要求，但NTD 片本身的制造工艺存在明显的缺点，主要有(1)生产周期长。中子照射后 的硅单晶必须放置一段时间，使照射后硅单晶中产生的杂质元素衰减至半衰 期后才能再加工，避免对人体产生辐射影响；(2)生产成本和能源消耗高。 每公斤硅单晶的中子辐照费用高，且一个中子反应堆消耗的能源相当可观；
(3)中子辐照掺杂低电阻率的硅单晶非常困难， 一般掺杂下限为30Q.cm， 超出此下限中子辐照掺杂极其困难，且成本大幅度上升，从而严重制约超高 频高压二极管的发展；(4)区熔硅单晶的产量受中子照射资源和安全控制的 限制，不能满足市场需求。尤其是国家狠抓安全生产，更限制了NTD硅片的 产量。因此，选择新型的硅材料替代NTD已是刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是要提供一种以气相掺杂区熔硅片(FGD)为材料，取代 中子辐照区熔硅单晶(NTD)，制造高频高压二极管的方法。 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案 以气相掺杂区熔硅片制造高频高压二极管的方法，它包括以下步骤(1) 将气相掺杂区熔硅片进行全数测试，硅片R/2点电阻率p i为28 q. cm《p i《42 Q cm;
(2) 将步骤(1)所测合格的硅片组成扩散批，扩散批硅片R/2点平均电阻率 P R/2 为30Q. cm《p R/2《40Q. cm;
(3) 将步骤(2)组成的扩散批进行清洗处理，去除表面杂质；
(4) 将步骤(3)清洗过的扩散批硅片进行全自动二次涂覆处理， 一面涂覆磷 源，另一面涂覆硼源，涂覆源量为O. lm1 0. 15 ml;
(5) 将步骤(4)的硅片送入高温扩散炉进行PN扩散，温度仁为1285。C《t 《1290°C，温控时间h!为26小时《h《30小时；
(6) 对步骤(5)的硅片进行评价测试，结深Xj为75 u m《Xj《85 u m，方块 电阻P2为P2《0. 1Q,cm;
(7) 对步骤(6)的合格品进行PT扩散，扩散温度t2为845。C《t2《855。C， 扩散时间h2为0.4小时《h2《0.6小时，恒温后降至650。C退火1小时；
(8) 对步骤(7)所得的半成品进行评价测试，反向恢复时间乙为0. 03 u s 《Trr《0. 085";
(9) 对步骤(8)的合格品进行喷砂处理，喷砂深度L为3um《L《5um;
(10) 对步骤(9)的合格品进行脱脂及一次镀镍处理，镀镍厚度S i为0. 8 u m《S i《l u m;
(11) 对步骤(抑的合格品进行烧结二次镀镍处理，65(TC烧结1小时，二次 镀镍厚度52为0.2um《S2《0.3um;
似对步骤(ll)的产品进行化学镀金，镀金厚度53为0. lnm《S3《0.2
u m;
(13) 将步骤a》所得的半成品按耐压等级分别进行积层，组成硅片一焊片
组，硅片数量按耐压等级而定；
(14) 将步骤(13)组成的硅片一焊片组送入高频合金炉进行高频加热处理，加
热温度t3为280。C《"290。C，加热时间b为8《h《12分钟；
(15) 将步骤(14)加工好的硅叠进行多股钢丝切断处理，形成硅块，硅块截面
5尺寸为0.62 mmX0.62mm;
鹏对步骤(15)形成的硅块进行检测，正向导通电流If为8uA《If《15u A，外形尺寸为；0.62 mmX0.62mm;
(17)将步骤(16)的硅块进行化学处理，去除表面杂质，形成硅块台面，台面 腐蚀深度U为:100um《L2《l衡m;
卿将管芯引线及步骤(17)所得的硅块装入石墨模，并送入链式烧结炉进行 烧结，恒温区温度t4为280。C《t4《290。C，恒温区时间卜为2分钟《tu《3 分钟，得到装配硅块；
(19) 将步骤(18)所得装配硅块进行碱腐蚀处理，清洗表面杂质，腐蚀时间hs 为4分钟《hs《6分钟；
(20) 将步骤(19)所得的装配硅块进行管芯表面涂覆，并进行表面钝化处理， 得半成品；
(21) 将步骤(2Q)所得的半成品进行压塑封装；
(22) 将步骤(21)所得的半成品进行X射线测试，去除不良品，得成品。 本发明与现有技术相比具有以下显著优点-
1、 采用气相掺杂区熔硅片替代中子辐照区熔硅单晶(NTD)制作高频高 压二极管，从而减少了中子辐照区熔硅单晶的需求，减少了中子辐射危害及 污染。
2、 采用气相掺杂区熔硅片制成的高频高压二极管频率特性一致，正反 向参数均等同于NTD片，从而使生产成本大大降低，缓解了NTD片货源严重 不足的问题。
3、 采用二次涂源及高温短时间扩散技术，扩散后晶片表面方块电阻由 0.20Q.cm提高至0.08Q.cm，使产品性能优越、稳定。
4、 由于生产的产品性能可靠，质量高，价格底，减少了环境污染，所 以有着很大的实用和推广价值。
以下将对本发明进行进一步的描述具体实施方式
以3吋气相掺杂区熔硅片为例，本发明的以气相掺杂区熔硅片制造高频
高压二极管的方法，它包括以下步骤
(1) 将气相掺杂区熔硅片进行全数测试，硅片R/2点电阻率Pi为28Q. cm《p i《42Q. cm;，本实施例硅片R/2点电阻率为32Q. cm《p !《38Q. cm;
(2) 将步骤(1)所测合格的硅片组成扩散批，扩散批硅片R/2点平均电阻率 P w为30 Q. cm《p R/2《40 Q . cm，本实施例硅片R/2点平均电阻率P ^为34 Q . cm《p r/2《38 Q . cm;
(3) 将步骤(2)组成的扩散批进行清洗处理，去除表面杂质；
(4) 将步骤(3)清洗过的扩散批硅片进行全自动二次涂覆处理， 一面涂覆磷 源，另一面涂覆硼源，涂覆源量为O. lm1 0. 15 ml;
(5) 将步骤(4)的硅片送入高温扩散炉进行PN扩散，温度L为1285。C《t 《1290°C，温控时间匕为26小时《h《30小时，本实施例温度t为1286 。C《"U《1288。C，温控时间h,为28小时；
(6) 对步骤(5)的硅片进行评价测试，结深Xj为75 u m《Xj《85 P m，方块 电阻P2为P2《0.1Q.cm;本实施例结深Xj为78 y m《Xj《82 u m，方块 电阻P2为p2《0. 09Q.cm;
(7) 对步骤(6)的合格品进行PT扩散，扩散温度t2为845。C《t2《855。C， 扩散时间h2为0.4小时《h2《0.6小时，恒温后降至65(TC退火1小时，本 实施例扩散温度t2为848。C《t2《852。C，扩散时间^为0. 45小时;
(8) 对步骤(7)所得的半成品进行评价测试，反向恢复时间L为0.03 us 《Trr《0. 085 u s;
(9) 对步骤(8)的合格品进行喷砂处理，喷砂深度Li为3um《L《5um， 本实施例喷砂深度Li为4"m;
卿对步骤(9)的合格品进行脱脂及一次镀镍处理，镀镍厚度S i为0. 8 u m《^《lum，本实施例镀镍厚度^为0. 85 u m《S《0. 90 u m;
(ll)对步骤卿的合格品进行烧结二次镀镍处理，65(TC烧结1小时，二次 镀镍厚度S 2为0. 2 u m《S 2《0. 3 u m，本实施例二次镀镍厚度S 2为0. 25<formula>formula see original document page 8</formula>
似对步骤(ll)的产品进行化学镀金，镀金厚度53为0. lura《S3《0.2 um，本实施例镀金厚度53为0. 15um《53《0. 18um;
(1S)将步骤(12)所得的半成品按耐压等级分别进行积层，组成硅片一焊片
组，硅片数量按耐压等级而定；
(14) 将步骤(13)组成的硅片一焊片组送入高频合金炉进行高频加热处理，加
热温度t3为280。C《t3《290。C，加热时间^为8《h《12分钟，本实施例 加热温度t3为286。C《t3《288。C，加热时间比为9《h3《10分钟；
(15) 将步骤(14)加工好的硅叠进行多股钢丝切断处理，形成硅块，硅块截面 尺寸为0. 62 mmXO. 62mm;
(16) 对步骤(15)形成的硅块进行检测，正向导通电流If为8uA《If《15p A，外形尺寸为；0.62 mmX0.62mm，本实施例正向导通电流If为9pA《If 《13p A;
肪将步骤(16)的硅块进行化学处理，去除表面杂质，形成硅块台面，台面 腐蚀深度U为100um《L2《140tim，本实施例台面腐蚀深度L为120 um 《L2《130um;
(18) 将管芯引线及步骤(ir)所得的硅块装入石墨模，并送入链式烧结炉进行 烧结，恒温区温度t4为280。C《t4《29(TC，恒温区时间卜为2分钟《h《3 分钟，得到装配硅块，本实施例恒温区温度1:4为283"《1:4《286°。，恒温 区时间h4为2分钟；
(19) 将步骤(18)所得装配硅块进行碱腐蚀处理，清洗表面杂质，腐蚀时间h5 为4分钟《hs《6分钟，本实施例腐蚀时间hs为5分钟；
(20) 将步骤(19)所得的装配硅块进行管芯表面涂覆，并进行表面钝化处理， 得半成品；
(21) 将步骤卿所得的半成品进行压塑封装；
(22) 将步骤加所得的半成品进行X射线测试，去除不良品，得成品。
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权利要求
1、以气相掺杂区熔硅片制造高频高压二极管的方法，它包括以下步骤(1)将气相掺杂区熔硅片进行全数测试，硅片R/2点电阻率ρ1为28Ω.cm≤ρ1≤42Ω.cm；(2)将步骤(1)所测合格的硅片组成扩散批，扩散批硅片R/2点平均电阻率ρR/2为30Ω.cm≤ρR/2≤40Ω.cm；(3)将步骤(2)组成的扩散批进行清洗处理，去除表面杂质；(4)将步骤(3)清洗过的扩散批硅片进行全自动二次涂覆处理，一面涂覆磷源，另一面涂覆硼源，涂覆源量为0.1ml～0.15ml；(5)将步骤(4)的硅片送入高温扩散炉进行PN扩散，温度t1为1285℃≤t1≤1290℃，温控时间h1为26小时≤h1≤30小时；(6)对步骤(5)的硅片进行评价测试，结深Xj为75μm≤Xj≤85μm，方块电阻ρ2为ρ2≤0.1Ω.cm；(7)对步骤(6)的合格品进行PT扩散，扩散温度t2为845℃≤t2≤855℃，扩散时间h2为0.4小时≤h2≤0.6小时，恒温后降至650℃退火1小时；(8)对步骤(7)所得的半成品进行评价测试，反向恢复时间Trr为0.03μs≤Trr≤0.085μs；(9)对步骤(8)的合格品进行喷砂处理，喷砂深度L1为3μm≤L1≤5μm；(10)对步骤(9)的合格品进行脱脂及一次镀镍处理，镀镍厚度δ1为0.8μm≤δ1≤1μm；(11)对步骤(10)的合格品进行烧结二次镀镍处理，650℃烧结1小时，二次镀镍厚度δ2为0.2μm≤δ2≤0.3μm；(12)对步骤(11)的产品进行化学镀金，镀金厚度δ3为0.1μm≤δ3≤0.2μm；(13)将步骤(12)所得的半成品按耐压等级分别进行积层，组成硅片-焊片组，硅片数量按耐压等级而定；(14)将步骤(13)组成的硅片-焊片组送入高频合金炉进行高频加热处理，加热温度t3为280℃≤t3≤290℃，加热时间h3为8≤h3≤12分钟；(15)将步骤(14)加工好的硅叠进行多股钢丝切断处理，形成硅块，硅块截面尺寸为0.62mm×0.62mm；(16)对步骤(15)形成的硅块进行检测，正向导通电流If为8μA≤If≤15μA，外形尺寸为；0.62mm×0.62mm；(17)将步骤(16)的硅块进行化学处理，去除表面杂质，形成硅块台面，台面腐蚀深度L2为100μm≤L2≤140μm；(18)将管芯引线及步骤(17)所得的硅块装入石墨模，并送入链式烧结炉进行烧结，恒温区温度t4为280℃≤t4≤290℃，恒温区时间h4为2分钟≤h4≤3分钟，得到装配硅块；(19)将步骤(18)所得装配硅块进行碱腐蚀处理，清洗表面杂质，腐蚀时间h5为4分钟≤h5≤6分钟；(20)将步骤(19)所得的装配硅块进行管芯表面涂覆，并进行表面钝化处理，得半成品；(21)将步骤(20)所得的半成品进行压塑封装；(22)将步骤(21)所得的半成品进行X射线测试，去除不良品，得成品。
全文摘要
本发明涉及一种以气相掺杂区熔硅片制造高频高压二极管的方法，采用气相掺杂区熔硅片替代中子辐照区熔硅单晶(NTD)制作高频高压二极管，从而减少了中子辐照区熔硅单晶的需求，减少了中子辐射危害及污染，制成的高频高压二极管频率特性一致，正反向参数均等同于NTD片，生产成本大大降低，缓解了NTD片货源严重不足的问题，产品性能优越、稳定。
文档编号H01L21/329GK101656211SQ200810022579
公开日2010年2月24日 申请日期2008年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者卉 刘, 孙建兵, 缪玉华, 蔡培林, 陈许平 申请人:南通皋鑫电子股份有限公司