專利名稱：直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻高壓二極管的制造方法，具體是一種包括硅片擴(kuò)散、疊層合金、硅疊切斷、組裝燒結(jié)、鈍化封裝構(gòu)成的高頻高壓二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
硅單晶材料簡介及原有技術(shù)特點
硅單晶材料是制造高頻高壓二極管的主要結(jié)構(gòu)材料，在器件制造材料成本中其所占比例最聞。硅單晶材料近按本身的制造工藝可分為若干類型，主要有
按拉制工藝可分為直拉(CZ)、區(qū)熔(FZ)兩大類；
按表面狀態(tài)或表面處理方式分為研磨片、拋光片、外延片；
按控制娃材料電阻率的方式可分為固相摻雜、中子福照，前者一般用于直拉娃片，后者通常用于區(qū)熔硅片。長期以來，均使用區(qū)熔中照(中子輻照)片制造各種規(guī)格的高頻高壓二極管，這也是目前國內(nèi)同行所共同使用的硅單晶材料品種。區(qū)熔中照片從特性上講，可以滿足高頻高壓二極管的制造要求，但區(qū)熔中照片本身的制造工藝存在明顯的缺點，主要有
O生產(chǎn)周期長。中子照射后的硅單晶必須放置一段時間，使照射后硅單晶中產(chǎn)生的雜質(zhì)元素衰減至半衰期后才能再加工，避免對人體產(chǎn)生輻射影響；
2)生產(chǎn)成本和能源消耗高。一個中子反應(yīng)堆消耗的能源相當(dāng)可觀；
3)區(qū)熔中照硅片的產(chǎn)量受中子照射資源和安全控制的限制，不能滿足市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要任務(wù)在于提供一種直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法，具體是一種解決區(qū)熔中照片貨源緊缺、二極管制作成本居高不下的直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的一種直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法，包括硅片擴(kuò)散、疊層合金、硅疊切斷、組裝燒結(jié)、鈍化封裝，其中所述擴(kuò)散工藝包括對采用的直拉單晶N型硅片進(jìn)行全數(shù)測試、PN前處理、硅片涂源、PN擴(kuò)散、PN擴(kuò)散后處理、PT擴(kuò)散六步驟，其特征在于所述對采用的直拉單晶N型硅片進(jìn)行全數(shù)測試測試參數(shù)中，所述直拉單晶N型硅片組合電阻率為40 Ω . cm ;所述硅片涂源直拉硅片兩面涂P源\N源后再復(fù)涂一次，其P面、N面附源總量高于區(qū)溶中照硅片兩倍，且直拉硅片擴(kuò)散后表面濃度達(dá)到O. 06 Ω . cm ;所述PN擴(kuò)散直拉硅片擴(kuò)散條件在1300°C的溫度下擴(kuò)散68H，擴(kuò)散后硅片結(jié)深為74±3 μ m ;所述PT擴(kuò)散后處理硅片經(jīng)酸、堿處理甩干后浸源，然后進(jìn)PT擴(kuò)散爐進(jìn)行PT擴(kuò)散，直拉硅片擴(kuò)散條件在980°C的溫度下擴(kuò)散2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恒溫退火1H。
本發(fā)明的原理由于摻雜工藝的重大差異，直拉硅片與區(qū)溶中照片在性能上存在一些差異，主要表現(xiàn)為徑向電阻率面內(nèi)偏差較大，雜質(zhì)(C，O)含量高于區(qū)熔中照片，因此直拉CZ硅片PN擴(kuò)散要采用高濃度擴(kuò)散，以減小硅片面內(nèi)表面濃度差異，并提高擴(kuò)散片中磷硼雜質(zhì)濃度梯度，有助于提高單片反向擊穿耐壓。PT擴(kuò)散則采用了退火工藝，在退火過程中基區(qū)PT產(chǎn)生再分布，弱化C、O與硅的聚球效應(yīng)，在一定程度上降低了反向漏電流。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用直拉硅片制造高頻高壓二極管，可從根本上解決區(qū)熔中照片貨源緊缺、成本居高不下等制約行業(yè)發(fā)展的重大瓶頸。直拉硅片在高頻高壓二極管上的應(yīng)用，開辟高壓、高頻、大功率器件制造時所用芯片材料的新路，使高頻高壓二極管在市場競爭中獲得了極大的性價比優(yōu)勢，并徹底解決目 前及可以預(yù)期的未來相當(dāng)一段時期的高頻高壓二極管主要結(jié)構(gòu)材料一娃片的貨源問題。


圖I為區(qū)溶中照硅片制造高頻高壓二極管的工藝流程框 圖2為本發(fā)明的直拉硅片制造高頻高壓二極管的工藝流程框圖。
具體實施例方式使用本發(fā)明的直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法，主要是以直拉CZ硅片制造
高頻高壓二極管。本發(fā)明的高頻高壓二極管的整個制作方法與常規(guī)的制作方法相同，因此在此不再累述。主要改進(jìn)的工藝為擴(kuò)散工藝，該擴(kuò)散工藝與區(qū)熔中照片相制造高頻高壓二極管擴(kuò)散工藝比較，除了下述的改進(jìn)和創(chuàng)新，其它工藝流程與區(qū)熔中照片制造高頻高壓二極管擴(kuò)散工藝保持一致，為常規(guī)技術(shù)，因此也不再累述。以下以CZ硅片為例，舉例說明其制作工藝
如圖1、2所示
I ·對硅片進(jìn)行常規(guī)全數(shù)測試，測試參數(shù)包括電阻率、厚度。區(qū)熔中照硅片組合電阻率為45 Ω. cm，厚度300±5μπι，直拉硅片組合電阻率為40 Ω · cm，厚度300±5μπι。II . PN前處理對組合完畢的硅片投入PN前處理，經(jīng)常規(guī)的氫氟酸、氫氧化鉀處理去除硅片表面的油污及金屬雜質(zhì)，該處，對比的兩種制作工藝一致，均為常規(guī)方法。III.硅片涂源區(qū)溶中照硅片兩面涂P源…源各一次，直拉硅片兩面涂P源…源后復(fù)涂一次第一次涂布甩干后再涂一遍，其P面、N面附源總量高于區(qū)溶中照硅片兩倍。直拉硅片擴(kuò)散后表面濃度達(dá)到O. 06 Ω . Cm,高于區(qū)熔硅片表面濃度為O. 18 Ω . cm。IV . PN擴(kuò)散涂源完畢的硅片進(jìn)高溫擴(kuò)散爐進(jìn)行常規(guī)步驟的擴(kuò)散，但擴(kuò)散條件進(jìn)行調(diào)整區(qū)熔中照硅片擴(kuò)散條件1300°C，56H，擴(kuò)散后測試結(jié)深為65±3μπι。直拉硅片擴(kuò)散條件1300°C，68H，擴(kuò)散后硅片結(jié)深為74±3μπι。V . PN擴(kuò)散后處理ΡΝ擴(kuò)散后硅片在氫氟酸槽中超聲清洗兩小時，然后純水清洗，紅外烘箱干燥，該處，對比的兩種制作工藝一致，均為常規(guī)方法。VI. PT擴(kuò)散常規(guī)后處理硅片經(jīng)酸、堿處理甩干后浸源，然后進(jìn)PT擴(kuò)散爐進(jìn)行常規(guī)步驟PT擴(kuò)散，但擴(kuò)散條件進(jìn)行調(diào)整區(qū)熔中照硅片擴(kuò)散條件980°C，2H。直拉硅片擴(kuò)散條件980，2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恒溫退火1H。
實施效果 針對直拉CZ硅片技術(shù)性能，通過對擴(kuò)散工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以直拉硅片制成的高頻高壓二極管頻率特性一致，正反向參數(shù)均等同于區(qū)熔中照硅片。而主材料成本則為原來的52%。
權(quán)利要求
1.一種直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法，包括硅片擴(kuò)散、疊層合金、硅疊切斷、組裝燒結(jié)、鈍化封裝，其中所述擴(kuò)散工藝包括對采用的直拉單晶N型硅片進(jìn)行全數(shù)測試、PN前處理、硅片涂源、PN擴(kuò)散、PN擴(kuò)散后處理、PT擴(kuò)散六步驟，其特征在于所述對采用的直拉單晶N型硅片進(jìn)行全數(shù)測試測試參數(shù)中，所述直拉單晶N型硅片組合電阻率為40Ω. cm ;所述硅片涂源直拉硅片兩面涂P源\N源后再復(fù)涂一次，其P面、N面附源總量高于區(qū)溶中照硅片兩倍，且直拉硅片擴(kuò)散后表面濃度達(dá)到O. 06Ω. cm ;所述PN擴(kuò)散直拉硅片擴(kuò)散條件在1300°C的溫度下擴(kuò)散68H，擴(kuò)散后硅片結(jié)深為74±3μπι ;所述PT擴(kuò)散后處理硅片經(jīng)酸、堿處理甩干后浸源，然后進(jìn)PT擴(kuò)散爐進(jìn)行PT擴(kuò)散，直拉硅片擴(kuò)散條件在980°C的溫度下擴(kuò)散2H，再以15°C /min降溫速率降溫至830°C恒溫退火1H。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直拉硅片制造高頻高壓二極管的方法，包括在一定的條件限制下進(jìn)行硅片擴(kuò)散、疊層合金、硅疊切斷、組裝燒結(jié)、鈍化封裝，其中所述擴(kuò)散工藝包括對采用的直拉單晶N型硅片進(jìn)行全數(shù)測試、PN前處理、硅片涂源、PN擴(kuò)散、PN擴(kuò)散后處理、PT擴(kuò)散六步驟。本發(fā)明采用直拉硅片制造高頻高壓二極管，可從根本上解決區(qū)熔中照片貨源緊缺、成本居高不下等制約行業(yè)發(fā)展的重大瓶頸。
文檔編號H01L21/329GK102637596SQ20111006936
公開日2012年8月15日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者劉卉, 陳許平 申請人:南通皋鑫電子股份有限公司