專利名稱：一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用在大功率整流二極管生產(chǎn)的一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，大功率整流二極管生產(chǎn)工藝較復雜，除了包含硅片清洗及擴散工序外，還含有氧化、單面腐蝕、去氧化層擴硼鋁、去氧化層擴磷源工序，浪費大量的電能，人工和化學藥品。還有用紙源一次擴散的方法，每片雜質(zhì)源的成本為3-10元，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法，該方法與同類或相近工藝相比較成本比較低，擴散成本能節(jié)約50％以上，適合大批量整流二極管的生產(chǎn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)硅片清洗；硅片經(jīng)去火漆、去砂、去油、漂氧化層、去金屬離子處理后，洗凈的硅片，放到電烤箱中烘干待用；2)一次全擴散；(1)準備工作；①配制雜質(zhì)源；a.硝酸鋁—三氧化二硼溶液的配制在500ml優(yōu)級無水乙醇中放入50克高純硝酸鋁和500mg高純?nèi)趸?；b.五氧化二磷乙醇溶液的配制取10g高純五氧化二磷充分溶解在200g優(yōu)級無水乙醇中成為濃五氧化二磷溶液；②配制硫酸銅溶液CU2SO4H2O-5ml100ml滴入幾滴HF待用；③配制腐蝕液按HNO3∶HF體積比10∶1配制；④配制電解液500g的硫酸鋅溶解在2500ml的高純水中；⑤清洗石英板架；煮1#.2#液各二遍，冷、熱高純水沖洗，電烤箱中烤干待用；⑥開啟擴散爐，爐溫設定在1250℃；
(2)涂雜質(zhì)源；將雜質(zhì)源倒入點滴瓶中，硅片擺放在搪瓷盤內(nèi)的濾紙上；在硅片的一面涂上2-3滴硼鋁雜質(zhì)源，均勻展開在紅外燈下烘(氣溫高時也可陰干)2min，然后將已涂雜質(zhì)源的一面相對疊放；另一面用毛筆均勻涂磷源，每片的背面都涂，稍干后整齊地疊放在石英板舟上，用硅砣壓實；(3)擴散；當爐溫升至給定工作溫度1250℃時偏差指示表均勻由負端逐漸回到零點，將石英板架放到爐口予熱10min；然后推入恒溫區(qū)擴散35-60h，接近預定時間，隨時取樣片測擴散結深；(4)退火；結深達到設計要求后，將爐溫降至900℃恒溫2小時，再自然降至300℃后，將石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(5)HF超片；切斷控溫儀總電源開關，待溫度自然降至300℃以下，石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(6)電解去硼硅玻璃；將硅片放入盛有20％的硫酸鋅溶液的搪瓷盤中，接通電源，按動開關，將電解儀的負端點在結片上，正端接在銅線，浸在溶液中，電解電流50-250mA，逐漸降到20mA以下為合格，逐一雙面電解，取出后，高純水沖洗2min；(7)測試；經(jīng)表面濃度Rs測量、電壓特性測量、結深測量，測試合格為成品。
本發(fā)明的有益效果是比現(xiàn)有工藝簡便，減少了工藝過程如和氧化、單面腐蝕、去氧化層擴硼鋁、去氧化層擴磷源工藝相比少了4道工序，節(jié)約了大量的電能，人工和化學藥品，既節(jié)能又環(huán)保，成本低，用紙源一次擴散的方法每片雜質(zhì)源的成本為3-10元，而采用本工藝的雜質(zhì)源成本僅為0.1-0.3元不到紙源成本的十分之一。
具體實施例方式
一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法，其特征在于該方法包括以下步驟一、硅片清洗；1)去火漆將硅片裝入盛有無水乙醇的燒杯中，浸泡24h，高純水沖洗1min；2)去砂將硅片插上石英清洗架，放入石英箱中，滴入5ml洗凈劑于高純水中，用超聲波清洗器超聲清洗，水變污，倒掉，再倒入高純水，反復超聲清洗4h，水變清；將石英架上的硅片，放入塑料勺中，倒入氫氟酸超聲清洗10min用高純水沖2min，再用超聲波清洗器反復超聲清洗至水清為止時間為12h左右；3)1#液配制氨水∶過氧化氫∶高純水的體積比為1∶2∶5；2#液配制鹽酸∶過氧化氫∶高純水的體積比為1∶2∶5；
4)去油將配制后的1#液倒入石英管中，其量淹沒硅片為準，在電爐上煮沸10min，用高純水沖洗1min，按上述方法煮二遍，高純水沖洗2min；5)漂氧化層將硅片放入盛有氫氟酸的容器中，浸泡10min，用高純水沖洗1min，加熱煮2遍，高純水沖2min；6)去金屬離子將配制后的2#液倒入盛有硅片的石英箱中，量以浸過硅片為準，放到電爐上加熱煮沸10min，高純水洗2min，按上述方法煮2遍，最后高純水沖洗5min；7)洗凈的硅片，放到電烤箱中V檔烘1h，烘干待用；質(zhì)量要求1)清洗后的硅片表面光亮，無水跡2)硅片完整率≥99％；檢驗方法與檢驗規(guī)則表面狀態(tài)用肉眼觀察.
注意事項1)硅片清洗過程中，藥液必須覆蓋硅片不得使硅片暴露在空氣中，移動硅片時，暴露在空氣中的時間應盡可能短；2)煮1#液、2#液后，沖高純水時，應先將水沖入石英清洗箱待溫度下降后，方可將箱中藥液倒掉；3)清洗換水時，箱中溶液最多保留100ml；4)1#液2#液現(xiàn)用現(xiàn)調(diào)，不可長時間放置，配完后搖勻后再用，否則影響清洗效果；5)硅片清洗后，必須烘干；6)配制1#、2#液的瓶用后要用蓋子蓋好，以備下次待用。
二、一次全擴散過程(1)準備工作；①配制雜質(zhì)源；a.硝酸鋁—三氧化二硼溶液的配制在500ml優(yōu)級無水乙醇中放入50克高純硝酸鋁和500mg高純?nèi)趸?；b.五氧化二磷乙醇溶液的配制取10g高純五氧化二磷充分溶解在200g優(yōu)級無水乙醇中成為濃五氧化二磷溶液；②配制硫酸銅溶液CU2SO4H2O-5ml100ml滴入幾滴HF待用；③配制腐蝕液按HNO3HF體積比10∶1配制；④配制電解液500g的硫酸鋅溶解在2500ml的高純水中；⑤清洗石英板架；煮1#.2#液各二遍，冷、熱高純水沖洗，電烤箱中烤干待用；⑥開啟擴散爐，爐溫設定在1250℃；
(2)涂雜質(zhì)源；將雜質(zhì)源倒入點滴瓶中，硅片擺放在搪瓷盤內(nèi)的濾紙上；在硅片的一面涂上2-3滴硼鋁雜質(zhì)源，均勻展開在紅外燈下烘(氣溫高時也可陰干)2min，然后將已涂雜質(zhì)源的一面相對疊放；另一面用毛筆均勻涂磷源，每片的背面都涂，稍干后整齊地疊放在石英板舟上，用硅砣壓實；(3)擴散；當爐溫升至給定工作溫度1250℃時偏差指示表均勻由負端逐漸回到零點，將石英板架放到爐口予熱10min；然后推入恒溫區(qū)擴散35-60h，接近預定時間，隨時取樣片測擴散結深；(4)退火；結深達到設計要求后，將爐溫降至900℃恒溫2小時，再自然降至300℃后，將石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(5)HF超片；切斷控溫儀總電源開關，待溫度自然降至300℃以下，石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(6)電解去硼硅玻璃；將硅片放入盛有20％的硫酸鋅溶液的搪瓷盤中，接通電源，按動開關，將電解儀的負端點在結片上，正端接在銅線，浸在溶液中，電解電流50-250mA，逐漸降到20mA以下為合格，逐一雙面電解，取出后，高純水沖洗2min；(7)測試；經(jīng)表面濃度Rs測量、電壓特性測量、結深測量，測試合格為成品。
a)表面濃度Rs測量接通電源，選擇(ImA)10檔，擊穿(Vmv)200檔，電流設定0.453，將一擴硅片放在支架上，按下降鍵自然落到結片上，測Rs值，再按上升鍵，取下結片，逐一雙面測量，選合格面作斜邊；b)電壓特性測量將樣片用石臘加熱粘到玻璃板上，鉆床上割圓樣片雙面涂敷黑膠保護，在磨角器中磨正角，用10∶1-HNO3∶HF溶液腐蝕2遍去黑膠清洗干凈，烘干，放到綜合參數(shù)測試儀板上，測量電壓特性；c)結深測量將一次擴散后的樣片放到濾紙上，用鑷子將硅片壓碎選取斷面整齊的解剖面，夾起放入顯色液中染色；然后用去離子水沖洗一下，濾紙吸干，將染好的樣片粘到測量夾具上，斷面朝上；三、質(zhì)量要求1)一擴結深要求


2)一擴表面濃度Rs的要求35-60Ω/□3)電壓特性要求斷態(tài)不重復峰值電壓VDSM大于等于1000V斷態(tài)不重復峰值電流IDSM大于等于0.1mA反向不重復峰值電壓VRSM大于等于1000V反向不重復峰值電流IDSM大于等于0.1mA4)一擴硅片完整率98％5)硅片表面狀態(tài)無氧化、無劃痕。
四、檢驗方法與檢驗規(guī)則1)結深；每批取樣片在顯微鏡下測量，結深淺補擴，超標為廢品；2)表面濃度R在四探針測試儀測量R，不符合標準返工；濃度高，單面磨到合格深度低，補擴雙面檢查按一般檢查按一般檢驗水平IIAQL-1.0％；3)電壓特性綜合參數(shù)測試儀，每批取樣片，不合格為廢品；4)硅片表面狀態(tài)目測，氧化返工，劃痕廢品，全檢。
五、注意事項1)加強清潔度觀念，擴散工具一律專用，定期處理，硅片清洗關鍵時刻應無其它工序干擾，避免沾污；2)擴散關電降溫后，拉至爐口，若中途停電應退火恒溫6h；3)根據(jù)一次擴散結深，表面濃度及單晶材料參數(shù)，適當調(diào)整二次擴散的參數(shù)，確保擴散后結片參數(shù)良好；4)高純水要求14MΩ以上；5)接觸硅片時要戴口罩、手套；配源、涂源時必須戴口罩、手套。
權利要求
1.一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)硅片清洗；硅片經(jīng)去火漆、去砂、去油、漂氧化層、去金屬離子處理后，洗凈的硅片，放到電烤箱中烘干待用；2)一次全擴散；(1)準備工作；①配制雜質(zhì)源；a.硝酸鋁—三氧化二硼溶液的配制在500ml優(yōu)級無水乙醇中放入50克高純硝酸鋁和500mg高純?nèi)趸?；b.五氧化二磷乙醇溶液的配制取10g高純五氧化二磷充分溶解在200g優(yōu)級無水乙醇中成為濃五氧化二磷溶液；②配制硫酸銅溶液CU2SO4∶H2O-5ml∶100ml滴入幾滴HF待用③配制腐蝕液按HNO3∶HF體積比10∶1配制；④配制電解液500g的硫酸鋅溶解在2500ml的高純水中；⑤清洗石英板架；煮1#.2#液各二遍，冷、熱高純水沖洗，電烤箱中烤干待用；⑥開啟擴散爐，爐溫設定在1250℃；(2)涂雜質(zhì)源；將雜質(zhì)源倒入點滴瓶中，硅片擺放在搪瓷盤內(nèi)的濾紙上；在硅片的一面涂上2-3滴硼鋁雜質(zhì)源，均勻展開在紅外燈下烘(氣溫高時也可陰干)2min，然后將已涂雜質(zhì)源的一面相對疊放；另一面用毛筆均勻涂磷源，每片的背面都涂，稍干后整齊地疊放在石英板舟上，用硅砣壓實；(3)擴散；當爐溫升至給定工作溫度1250℃時偏差指示表均勻由負端逐漸回到零點，將石英板架放到爐口予熱10min；然后推入恒溫區(qū)擴散35-60h，接近預定時間，隨時取樣片測擴散結深；(4)退火；結深達到設計要求后，將爐溫降至900℃恒溫2小時，再自然降至300℃后，將石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(5)HF超片；切斷控溫儀總電源開關，待溫度自然降至300℃以下，石英板架拉至爐口，冷卻后取出，硅片放入塑料勺中的氫氟酸浸泡，超聲1h，純水沖洗5min；(6)電解去硼硅玻璃；將硅片放入盛有20％的硫酸鋅溶液的搪瓷盤中，接通電源，按動開關，將電解儀的負端點在結片上，正端接在銅線，浸在溶液中，電解電流50-250mA，逐漸降到20mA以下為合格，逐一雙面電解，取出后，高純水沖洗2min；(7)測試；經(jīng)表面濃度RS測量、電壓特性測量、結深測量，測試合格為成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用在大功率整流二極管生產(chǎn)的一次涂源全擴散生產(chǎn)整流管芯片的工藝方法。本發(fā)明的有益效果是比現(xiàn)有工藝簡便，減少了工藝過程如和氧化、單面腐蝕、去氧化層擴硼鋁、去氧化層擴磷源工藝相比少了4道工序，節(jié)約了大量的電能，人工和化學藥品，既節(jié)能又環(huán)保，成本低，用紙源一次擴散的方法每片雜質(zhì)源的成本為3－10元，而采用本工藝的雜質(zhì)源成本僅為0.1－0.3元不到紙源成本的十分之一。
文檔編號H01L21/388GK1988114SQ20061013489
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權日2006年12月20日
發(fā)明者于能斌, 侯忠?guī)r 申請人:鞍山市華辰電力器件有限公司