用于鉑摻雜的浸泡溶液及快恢復二極管制備工藝中的鉑摻雜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于二極管的制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于鉬摻雜的浸泡溶液及快恢復二 極管制備工藝中的鉬摻雜方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 快恢復二極管(簡稱FRD)，是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復時間短特點的半導體 二極管，主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極 管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用。
[0003] 在快恢復二極管中，硅快恢復二極管應(yīng)用廣泛。為了提高開關(guān)速度，減少反向恢復 時間T"，傳統(tǒng)的方法是采用重金屬摻雜(如摻金、摻鉬）和電子輻射等技術(shù)在二極管中大面 積甚至是整體引入復合中心來消除二極管中的過剩載流子，實現(xiàn)降低器件反向恢復時間1" 的目的。摻金器件能級較深，高溫特性較差；電子輻照感生的缺陷不穩(wěn)定，在較低溫度下會 退化消失，且制備得到的器件漏電流偏大；而鉬擴散形成的替位原子是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此器 件的高溫穩(wěn)定性好。
[0004] 在快恢復二極管的制備過程中，常見的摻鉬工藝是鉬蒸發(fā)或鉬濺射。在快恢復二 極管中，作為復合中心的鉬量很小，鉬濺射或鉬蒸發(fā)造成鉬的消耗量過大，過多的鉬在硅片 上，造成浪費，且提高了制作成本；而鉬蒸發(fā)或鉬濺射是以物理方式沉積在硅片表面，導致 應(yīng)力，帶來過多的張力，影響鉬的激活，阻礙鉬成為有效的復合中心，造成快恢復二極管性 能欠佳。
[0005] 因此，本領(lǐng)域急需一種制備快恢復二極管制備工藝過程中的鉬摻雜的方法，該方 法的成本低，操作簡便，條件易控，制備得到的鉬摻雜硅材料用于快恢復二極管的性能表現(xiàn) 優(yōu)良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種快恢復二極管制備工藝過程中 的鉬摻雜的方法，該方法的操作簡便，條件易控，且制備得到的鉬摻雜硅材料用于快恢復二 極管的性能表現(xiàn)優(yōu)良。
[0007] 本發(fā)明提供的快恢復二極管制備工藝過程中的鉬摻雜的方法是將硅片材料浸泡 在鉬摻雜溶液中，使鉬離子以游離態(tài)的形式吸附在硅片表面，達到降低應(yīng)力幾乎為零的目 的，這種方式有助于鉬在硅片材料中形成高效的復合中心，實現(xiàn)正向壓降（Vf)和反向恢復 時間（T")性能的最優(yōu)化。
[0008] 本發(fā)明提供的方法創(chuàng)新性的采用鉬摻雜溶液實現(xiàn)對硅片材料的鉬摻雜，克服了現(xiàn) 有技術(shù)只采用鉬蒸發(fā)、鉬濺射等氣相沉積方法進行鉬摻雜的技術(shù)偏見。
[0009] 本發(fā)明首先提供了一種用于鉬摻雜的浸泡溶液，所述溶液中含有氯亞鉬酸銨和氫 氟酸。
[0010] 本發(fā)明所述浸泡溶液中，氯亞鉬酸銨的濃度為0.01~lOg/L去離子水，例如 0? 02g/L、0. 07g/L、0. 14g/L、0. 18g/L、0. 5g/L、0. 8g/L、l. 3g/L、2. 7g/L、3. 3g/L、5g/L、6. 4g/ L、7. 8g/L、8. 7g/L、9. 5g/L、9. 9g/L等。也就是說，在所述浸泡溶液中，每升去離子水加入 0.01~10g的氯亞鉬酸銨。
[0011] 本發(fā)明所述浸泡溶液中，每克氯亞鉬酸銨對應(yīng)加入〇. 1~1000mL的氫氟酸，例如 每克氯亞鉬酸銨對應(yīng)加入氫氟酸的量為〇. 4mL、0. 9mL、l. 4mL、4mL、15mL、27mL、44mL、58mL、 70mL、120mL、205mL、220mL、287mL、356mL、568mL、675mL、780mL、956mL、998mL等；其中，所述 加入的氫氟酸以30v%的濃度計。本發(fā)明并不限定氫氟酸的濃度，此處所述氫氟酸以30v% 的濃度計，只是為了更明確的表示實際加入的氫氟酸的量，也就是說，本發(fā)明加入的氫氟酸 的濃度可以是任意可以獲得的氫氟酸的濃度，例如20%、25%、40%、37%等，只需進行相應(yīng)換 算即可。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種快恢復二極管制備工藝中的鉬摻雜方法，所述方法包括如下 步驟：
[0013] (1)將硅片浸泡在前述的用于鉬摻雜的浸泡溶液中，獲得吸附了鉬離子的硅片；所 述硅片為PN結(jié)二極管硅片；
[0014] (2)退火，獲得鉬摻雜的硅材料。
[0015] 本發(fā)明提供的快恢復二極管制備工藝中的鉬摻雜方法中，通過將硅片浸泡在浸泡 溶液中，實現(xiàn)了將鉬元素吸附于硅片上的目的，之后經(jīng)過退火工藝，使鉬元素擴散至硅片內(nèi) 部，并被激活為有效的復合中心。
[0016] 本發(fā)明所述硅片為任何型號的PN結(jié)二極管硅片，不做具體限定，本領(lǐng)域可以通過 專業(yè)知識進行制作或者通過商購獲得。
[0017] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述快恢復二極管制備工藝中的鉬摻雜方法中，所述浸泡時間 > 0.1s，例如 0.5s、4s、35s、80s、208s、296s、450s、552s、700s、852s、968s、1058s、1540s、 1854s、2050s、2358s等；優(yōu)選0? 1~2000s;浸泡溫度為5~50°C，優(yōu)選20~35°C，例如 22。。、25。。、29。。、34。。等。
[0018]優(yōu)選地，步驟（2)之前進行步驟（2'）：清洗吸附了鉬離子的硅片，除去硅片上游離 的鉬尚子。
[0019]本發(fā)明對于"步驟（2'）：清洗吸附了鉬離子的硅片，除去硅片上游離的鉬離子"的 方式不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)掌握的專業(yè)知識或?qū)嶋H情況進行選擇，典型 但非限制性的包括：將吸附了鉬離子的硅片置于氫氟酸中浸泡或沖洗；或?qū)⑽搅算f離子 的硅片置于雙氧水和硫酸溶液中浸泡或沖洗；或?qū)⑽搅算f離子的硅片置于氫氟酸和氟化 銨中進行浸泡或清洗；或者將吸附了鉬離子的硅片置于去離子水中進行浸泡或清洗等等。
[0020] 本發(fā)明對于退火的方式不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)掌握的專業(yè)知識 和實際情況對退火的方式和條件進行選擇，典型但非限制性的包括真空退火、爐管退火、接 觸式大電流退火、紅外退火或感應(yīng)式退火爐退火等等。
[0021] 優(yōu)選地，步驟（2)所述退火的方式選自爐管退火和/或紅外退火。
[0022] 本發(fā)明對于退火的具體條件也不做具體限定，典型但非限制性的，所述爐管退火 的條件為：退火溫度300~1200°C，退火時間1~500min。
[0023] 為了能夠進一步活化硅片中的鉬離子，本發(fā)明進一步優(yōu)選在步驟（2)所述退火之 后將硅片浸泡于鹽酸和雙氧水的溶液中。
[0024] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述快恢復二極管制備工藝中的鉬摻雜方法包括如下 步驟：
[0025] (1)將硅片浸泡在權(quán)利要求1所述的浸泡溶液中，獲得吸附了鉬離子的硅片；
[0026] (2'）清洗吸附了鉬離子的硅片，除去硅片表面游離的鉬離子；
[0027] (2)退火，將硅片浸泡于鹽酸和雙氧水的溶液中，取出晾干即獲得鉬摻雜的硅材 料。
[0028] 本發(fā)明進一步提供了一種快恢復二極管，所述快恢復二極管由前述方法制備得到 的鉬摻雜硅材料制備得到。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0030] ( 1)本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)采用氣相沉積(如蒸發(fā)或濺射等）進行鉬摻 雜的技術(shù)偏見，創(chuàng)新性的采用溶液對硅片材料進行鉬摻雜，為快恢復二極管制備工藝中的 鉬慘雜方法提供了一種新的思路；
[0031] (2)本發(fā)明提供的鉬摻雜方法使鉬離子以游離態(tài)的形式吸附在硅片表面，達到降 低應(yīng)力幾乎為零的目的，這種方式有助于鉬在硅片材料中形成高效的復合中心，實現(xiàn)正向 壓降（Vf)和反向恢復時間（T")性能的最優(yōu)化；
[0032] (3)本發(fā)明提供的鉬摻雜方法操作簡便，條件易控，且制備得到的鉬摻雜硅材料用 于快恢復二極管的性能表現(xiàn)良好。
【具體實施方式】
[0033] 為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施 例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。
[0034] 本發(fā)明【具體實施方式】所使用的PN結(jié)二極管硅片的厚度為39