一种低压降高反压快恢复二极管的工艺控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子器件技术领域，具体设及一种低压降高反压快恢复二极管的工艺 控制方法。
【背景技术】
[0002] 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。目前快恢复二极管型号主要有FRlOl~FR107,反向击 穿电压50V~1000V，正向压降1.3V，反向恢复时间（简称T")FR101~FR105在15化S W 下，FR106~FR107在3(K)ns W下。由于快恢复二极管正向压降、反向恢复时间、反向击穿电 压=者之间存在相互制约的关系：反向恢复时间越短，正向压降越高；反向击穿电压越高， 正向压降越高。因此，要得到反向恢复时间短、反向击穿电压高、正向压降低的快恢复二极 管是件很困难的事情。现阶段，FED的忍片主要采用PIN结构产生高的反向电压，配合销扩 散产生较低的T"。由于FRD的正向压降Vf与反向恢复时间T "存在着相互制约的关系，因 此要得到Vf低、T a小且反向击穿电压高的快速恢复二极管在工艺上存在一定的困难。在 GPP制造工艺中，玻璃的烧结要经过两次高溫（700°CW上）处理，在高溫烧结的过程中，不 可避免的会对扩散片的Vf和T "产生影响，因而要求在现有的工艺条件下得到V f低、T "小 且反向击穿电压高的快速恢复二极管就要对工艺进行适当的调整与修改。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种低压降高反压快恢复二极 管的工艺控制方法，利用该方法制得的二极管在保证正向漏电流不变的情况下，性能较同 类产品有了较为明显的提高。
[0004] 其中正向压降为llOOmV，与同类产品的1300mV相比，有更小的正向导通损耗，同 时又更强的抗正向浪涌能力。又兼具有125ns的反向恢复时间，与同类产品的300ns相比， 有更优秀的开关特性。反向击穿电压也可高达1200V，与同类产品的1000 V相比较也有了较 大的提升。
[0005] 本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
[0006] 一种低压降高反压快恢复二极管的工艺控制方法：包括W下步骤：
[0007] (1).从理论基础出发，明确反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降与PIN结构基 区宽度、棚结结深相互之间的数理方程W及制约关系，选取目标为反向击穿电压1100V，反 向恢复时间15化S，正向压降IlOOmV的二极管，根据目标电性参数计算相应的工艺控制参 数的理论计算值，包括基区宽度、扩散浓度、棚结结深与扩散时间，给出相应的容差范围； [000引 似.结合现有的基片型号与电参数，选取反向击穿电压达到要求的基片并且在选 择基片时折中考虑基片的Vf与Tff,若现有基片反向击穿电压不合要求则依据理论计算值 对现有基片的扩散工艺在原有工艺条件基础上做相应的调整，使基片棚结结深、基区宽度 接近或等于理论计算值，使基片反向击穿电压基本达到要求，然后对忍片GPP工艺进行调 整使反向恢复时间的基本达到要求；
[0009] (3).对忍片GPP工艺的出炉溫度、出炉速度进行调整，设计小批量的生产实验， 分别安排同一出炉速度下不同溫度出炉和同一出炉溫度下不同速度出炉两个大组的多次 小组实验，并在每一次出炉后利用晶圆测试机测试GPP忍片上各颗忍粒反向恢复时间的大 小，并采集所有数据；
[0010] (4).测试分析阶段，运用计算机辅助进行数据的收集与汇总工作，并利用合理的 数理统计方法对数据进行统计与分析，W直观的图标方式显示各个阶段忍片反向恢复时间 的分布规律，W便得到各个工艺条件对忍片（或者二极管成品）的作用强弱关系；
[0011] 巧).利用已有的测试数据与研究结论相比，寻找差异，分析反馈进一步优化扩散 工艺、GPP工艺相应的工艺控制参数。
[0012] 2.根据权利要求1所述的一种低压降高反压快恢复二极管的工艺控制方法，其特 征在于：计算机辅助包括：
[0013] (1).将测试机、测试仪与电脑连接，通过软件实现测试仪与电脑之间的数据通信， 实时采集并保存测试数据；
[0014] (2).对采集到的数据进行系统的统计学分析，按照分布计算画出各组忍片的Tff 分布正态分布曲线，对所有忍片封装后测试各组的Vf与T"，并依照各组实验结果对工艺进 行修正微调；
[0015] (3).通过多次实验得到各组忍片的Tff分布正态分布曲线，W及所有忍片封装后 测试各组的Vf与Ta的实验结果对工艺进行修正微调，获得确保较高的反向击穿电压、使正 向压降与反向恢复时间同时满足要求的相应工艺参数，确定为批量生产的控制参数，最终 获得正向压降与反向恢复时间、反向击穿电压同时满足要求的快速恢复二极管。
[0016] 本发明所取得的有益效果是：采用上述方案，利用该方法制得的二极管在保证正 向漏电流不变的情况下，性能较同类产品有了较为明显的提高，其中正向压降为lioomv，与 同类产品的1300mv相比，有更小的正向导通损耗，同时又更强的抗正向浪涌能力。又兼具 有125ns的反向恢复时间，与同类产品的300ns相比，有更优秀的开关特性。反向击穿电压 也可高达1200V，与同类产品的1000 V相比较也有了较大的提升。
【附图说明】
[0017] 通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得 显而易见。
[0018] 图1为FR105基片在本发明工艺条件下不同阶段的1"参数的频率分布直方图W 及拟合的正态分布曲线。
[0019] 图2为FR105基片在本发明工艺条件下不同的工艺溫度下测得的Tff分布拟合曲 线。
[0020] 图3为改良FR忍片在本发明工艺条件下不同溫度出炉时引起Tf/变化的统计曲 线。
[0021] 图4为改良FR忍片在本发明工艺条件下经过染色后在显微镜下的剖面图。
[0022] 图5为改良FR忍片在本发明工艺条件下封装为二极管后的检验报告。
【具体实施方式】
[0023] 一种低压降高反压快恢复二极管的工艺控制方法：其特征在于：包括W下步骤：
[0024] (1).从理论基础出发，明确反向击穿电压、反向恢复时间、正向压降与PIN结构基 区宽度、棚结结深相互之间的数理方程W及制约关系，选取目标为反向击穿电压1100V，反 向恢复时间15化S，正向压降IlOOmV的二极管，根据目标电性参数计算相应的工艺控制参 数的理论计算值，包括基区宽度、扩散浓度、结深与扩散时间，给出相应的容差范围；
[0025] 似.结合现有的基片型号与电参数，选取反向击穿电压达到要求的基片并且在选 择基片时折中考虑基片的Vf与Tff,若现有基片反向击穿电压不合要求则依据理论计算值 对现有基片的扩散工艺在原有工艺条件基础上做相应的调整，使基片棚结结深、基区宽度 接近或等于理论计算值，使基片反向击穿电压基本达到要求，然后对忍片GPP工艺进行调 整使反向恢复时间的基本达到要求；
[0026] (3).对忍片GPP工艺的出炉溫度、出炉速度进行调整，设计小批量的生产实验， 分别安排同一出炉速度下不同溫度出炉和同一出炉溫度下不同速度出炉两个大组的多次 小组实验，并在每一次出炉后利用晶圆测试机测试GPP忍片上各颗忍粒反向恢复时间的大 小，并采集所有数据；
[0027] (4).测试分析阶段，运用计算机辅助进行数据的收集与汇总工作，并利用合理的 数理统计方法对数据进行统计与分析，W直观的图标方式显示各个阶段忍片反向恢复时间 的分布规律，W便得到各个工艺条件对忍片（或者二极管成品）的作用强弱关系；
[0028] 巧).利用已有的测试数据与研究结论相比，寻找差异，分析反馈进一步优化工艺 条件。 阳0巧]进一步的，计算机辅助包括：
[0030] (1).将测试机、测试仪与电脑连接，通过软件实现测试仪与电脑之间的数据通信， 实时采集并保存测试数据；
[0031] (2).对采集到的数据进行系统的统计学分析，按照分布计算画出各组忍片的Tff 分布正态分布曲线，对所有忍片封装后测试各组的Vf与T"，并依照各组实验结果对工艺进 行修正微调；
[0032] (3).通过多次实验得到各组忍片的Tff分布正态分布曲线，W及所有忍片封装后 测试各组的Vf与T"的实验结果对工艺进行修正微调，获得确保较高的反向击穿电压、使正 向压降与反向恢复时间同时满足要求的相应工艺参数，确定为批量生产的控制参数，最终 获得正向压降与反向恢复时间、反向击穿电压同时满足要求的快速恢复二极管。
[0033] 要想得到性能优异的快恢复二极管，必须综合考虑正向压降Vf、反向恢复时间T。 及反向击穿电压=个参数存在着的相互制约的关系，我们采用现在工艺中常用的PIN结 构，同时为保证忍片有较小的反向恢复时间，采用工艺中常用的销扩散技术来降低忍片的 Tff,明确反向击穿电压、反向恢复时间T"、正向压降Vf与PIN结构基区宽度、棚结结深相互 之间的数理方程W及制约关系，我们选择反向击穿电压1100V、反向恢复时间15化S、正向 压降IlOOmV的二极管为目标，