一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法，包括以下步驟：1)清洗硅片；2)石英閉管清洗；3)鎵、鋁源一次全擴散；4)P+擴散；5)氧化；6)一次光刻；7)磷擴散；8)割圓；9)燒結(jié)；10)蒸發(fā)；11)合金；12)二次光刻；13)臺面成型；14)封裝；15)晶閘管測試。1)在控制極回路中加入溫度控制器，實現(xiàn)超高溫保護(hù)；2)采用高純鎵、高純鋁源一次全擴散的制造工藝技術(shù)，擴散均勻，效率高；3)采用陽極P+擴散技術(shù)降低硅片與鉬片接觸的壓降；4)燒結(jié)過程采用電腦程控儀控制設(shè)備燒結(jié)溫度，精確穩(wěn)定，一致性好；5)外密封管殼采用無氧銅加陶瓷密封，熱阻小，防潮性能高。
【專利說明】一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及晶閘管制作【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管 的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國內(nèi)在大功率電加熱裝置中普遍采用大功率的晶閘管作為控制開關(guān)，它可 以根據(jù)負(fù)載溫度的要求調(diào)整給負(fù)載的輸出功率，從而控制負(fù)載的溫度恒定在所需要的溫度 上，不過一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，負(fù)載短路或晶閘管的散熱出現(xiàn)問題，晶閘管的溫度就會升高， 當(dāng)溫度超過晶閘管的額定結(jié)溫時，晶閘管就會燒毀，造成元件損壞和整套裝置損壞，此時必 須拆卸設(shè)備更換原件，影響設(shè)備正常運行，給使用者帶來經(jīng)濟(jì)損失。普通晶閘管（SCR)靠門 極正信號觸發(fā)之后，撤掉信號亦能維持通態(tài)，欲使之關(guān)斷，必須切斷電源，使正向電流低于 維持電流IH，或施以反向電壓強近關(guān)斷。這就需要增加換向電路，不僅使設(shè)備的體積重量增 大，而且會降低效率，產(chǎn)生波形失真和噪聲。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明提供了一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法，采用獨特的芯片 制作和晶閘管封裝方法，并在控制極回路中加入溫度控制器，當(dāng)溫度超出額定值時控制極 斷開保護(hù)晶閘管，使晶閘管不會因高溫而損壞。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0005] -種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法，包括以下步驟：
[0006] 1)清洗硅片：將單晶硅片放在洗潔精：去離子水=30ml :500ml的清洗液中超聲1 小時以上，用熱去離子水沖洗30?35遍，用冷去離子水沖洗30?35遍；將硅片擺在四氟 架上，用純氫氟酸超聲10分鐘以上，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗 30?35遍；然后將硅片放在質(zhì)量濃度為5%?8%的氫氧化鈉溶液中，在85°C恒溫水浴中 煮1分鐘以上，用冷去離子水沖洗30?35遍，熱去離子水沖洗30?35遍，測試清洗后的 出水電阻率達(dá)到10M Ω以上后，將硅片放到180?190°C的烘箱中烘1小時以上；
[0007] 2)石英閉管清洗
[0008] 將石英閉管放入體積比為H20 :HF = 4 :1的氫氟酸溶液中，浸泡40?45分鐘；然 后取出用冷、熱高純水交替沖洗各30?35遍；放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上；
[0009] 3)鎵、鋁源一次全擴散
[0010] 將硅片兩面涂鋁源、鎵源放到源瓶中，然后放到閉管里一起擴散，擴散爐溫度為 1264?1266°C，擴散時間為12?15小時，擴散時間到后關(guān)閉擴散爐電源，自然降溫至室 溫，取出石英閉管；
[0011] 4)P+擴散
[0012] 將鎵、鋁一次全擴散完的硅片從石英閉管中取出，單面涂P+源，并放到1240°C擴 散爐中恒溫加熱1小時以上，閉爐后溫度降到室溫取出；
[0013] 5)氧化
[0014] 將硅片用氫氟酸超聲5?6分鐘，用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :10的溶液漂洗 30?35秒，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗30?35遍，測試出水電 阻率達(dá)到10M Ω以上后，放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上；然后在高溫擴散爐中通氧 氣氧化7小時以上；
[0015] 6) -次光刻
[0016] 將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，放到烘干箱中，在80°C溫度下烘干 30?35分鐘，冷卻后在光刻機下曝光；曝光后在120#汽油溶液中顯影10分鐘，在120#汽 油溶液中定影2分鐘，在烘箱中140°C溫度下烘干，并將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液 腐蝕，然后去膠烘干；
[0017] 7)磷擴散
[0018] 將體積比為氨水：雙氧水：去離子水=1 :2 :5的溶液配制成1#液；將體積比為鹽 酸：雙氧水：去離子水=1 :2 :7的溶液配制成2#液；將光刻好并經(jīng)測驗合格的硅片，用1# 液、2#液清洗后，用去離子水沖洗干凈，測水純度在10M Ω以上即可；將硅片烘干后放到磷 擴散爐中，待爐溫升到1200°C通磷源和氧氣、氮氣保護(hù)氣體，爐溫升到1250°C恒溫加熱100 分鐘后，關(guān)閉磷源，停止升溫，繼續(xù)通保護(hù)氣體，直到擴散爐降溫到l〇〇〇°C以下閉爐閉氣； [00 19] 8)割圓
[0020] 用高速割圓機將娃片光刻圖形以外的部分去掉；
[0021] 9)燒結(jié)
[0022] 將裝芯片鋼架推入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)中，開啟真空泵及真空機組，當(dāng)真空達(dá) 2X10_ 3Pa時推入燒結(jié)爐，在550°C溫度下恒溫加熱20?25分鐘，然后以每分鐘2°C的速度 升溫到650°C ;恒溫加熱20?25分鐘，再以每分鐘2°C的速度降溫至550°C，取下爐蓋；自 然降溫至400°C時推離爐體，當(dāng)溫度低于200°C時，放氣取出石墨船；
[0023] 10)蒸發(fā)
[0024] 用真空鍍膜機將高純鋁蒸發(fā)到硅片表面，硅片表面鋁層厚度達(dá)到10 μ m以上；
[0025] 11)合金
[0026] 將真空鍍膜機蒸發(fā)完的芯片放到合金爐中，540°C溫度下恒溫加熱40?45分鐘；
[0027] 12)二次光刻
[0028] 同步驟6)，腐蝕液為磷酸；
[0029] 13)臺面成型
[0030] 用自動磨角機將芯片邊緣磨角，靠近陽極邊緣磨成25度角，靠近陰極邊緣磨成3 度角，并用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :3的腐蝕液腐蝕臺面，用去離子水沖洗后烘干，用硅 橡膠保護(hù)，在220°C溫度下老化72小時后即制成芯片；
[0031] 14)封裝
[0032] 在100°C溫度下對芯片進(jìn)行靜態(tài)耐壓和反向漏電流測試，合格后的芯片即可封裝； 門極采用四氟+銅鍍銀觸點+控制極回路的形式，控制極回路中設(shè)有溫度控制器；外密封管 殼采用無氧銅加陶瓷密封；封裝時，沿圓周將陽極墊片定位條放置在下臺面處，芯片四周用 四氟膜擠緊，將陰極引線的一端插入陰極插頭并套熱縮管縮緊，將控制極引線的一端用壓 線鉗子將引線與焊片壓在一起并用錫焊接，套熱縮管并使熱縮管縮緊，然后將此端插入門 極引出的過渡孔中后用夾線鉗夾緊，并套上硅橡膠管，將管殼上蓋旋緊；陰極引線和控制引 線的另一端壓扁并用焊錫封住堵頭后用錫絲焊接并套上熱縮管，用酒精燈烘烤使熱縮管箍 緊；
[0033] 15)晶閘管測試
[0034] 封裝好的晶閘管做觸發(fā)電流IGT和觸發(fā)電壓VGT測試，當(dāng)溫度達(dá)到或超過100°C時 控制極信號切斷，晶閘管不導(dǎo)通即為合格。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0036] 1)在控制極回路中加入溫度控制器，當(dāng)溫度超出額定值時控制極斷開保護(hù)晶閘 管，使晶閘管不會因高溫而損壞；
[0037] 2)采用高純鎵、高純鋁源一次全擴散的制造工藝技術(shù)，擴散均勻，效率高；
[0038] 3)采用陽極P+擴散技術(shù)降低硅片與鑰片接觸的壓降；
[0039] 4)燒結(jié)過程采用電腦程控儀控制設(shè)備燒結(jié)溫度，與常規(guī)燒結(jié)工藝控制方法相比， 精確穩(wěn)定，一致性好，能精確控制燒結(jié)爐升溫、恒溫、降溫過程，消除因升降溫不均造成芯片 電參數(shù)變壞的可能；
[0040] 5)外密封管殼采用無氧銅加陶瓷密封，熱阻小，防潮性能高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明所述超溫自保護(hù)晶閘管外密封管殼的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖2是本發(fā)明所述超溫自保護(hù)晶閘管引線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖3是本發(fā)明所述超溫自保護(hù)晶閘管溫控門極結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044] 圖中：1.陰極無氧銅電極2.陽極無氧銅電極3.陶瓷環(huán)4.陰極引線5.控制極引 線6.壓接門極7.控制極內(nèi)引線8.控制極輸出9.溫度控制器
【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明：
[0046] 本發(fā)明一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法，包括以下步驟：
[0047] 1)清洗硅片：將單晶硅片放在洗潔精：去離子水=30ml :500ml的清洗液中超聲1 小時以上，用熱去離子水沖洗30?35遍，用冷去離子水沖洗30?35遍；將硅片擺在四氟 架上，用純氫氟酸超聲10分鐘以上，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗 30?35遍；然后將硅片放在質(zhì)量濃度為5%?8%的氫氧化鈉溶液中，在85°C恒溫水浴中 煮1分鐘以上，用冷去離子水沖洗30?35遍，熱去離子水沖洗30?35遍，測試清洗后的 出水電阻率達(dá)到10M Ω以上后，將硅片放到180?190°C的烘箱中烘1小時以上；
[0048] 2)石英閉管清洗
[0049] 將石英閉管放入體積比為H20 :HF = 4 :1的氫氟酸溶液中，浸泡40?45分鐘；然 后取出用冷、熱高純水交替沖洗各30?35遍；放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上；
[0050] 3)鎵、鋁源一次全擴散
[0051] 將硅片兩面涂鋁源、鎵源放到源瓶中，然后放到閉管里一起擴散，擴散爐溫度為 1264?1266°C，擴散時間為12?15小時，擴散時間到后關(guān)閉擴散爐電源，自然降溫至室 溫，取出石英閉管；
[0052] 4)P+擴散
[0053] 將鎵、鋁一次全擴散完的硅片從石英閉管中取出，單面涂P+源，并放到1240°C擴 散爐中恒溫加熱1小時以上，閉爐后溫度降到室溫取出；
[0054] 5)氧化
[0055] 將硅片用氫氟酸超聲5?6分鐘，用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :10的溶液漂洗 30?35秒，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗30?35遍，測試出水電 阻率達(dá)到10M Ω以上后，放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上；然后在高溫擴散爐中通氧 氣氧化7小時以上；
[0056] 6) 一次光刻
[0057] 將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，放到烘干箱中，在80°C溫度下烘干 30?35分鐘，冷卻后在光刻機下曝光；曝光后在120#汽油溶液中顯影10分鐘，在120#汽 油溶液中定影2分鐘，在烘箱中140°C溫度下烘干，并將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液 腐蝕，然后去膠烘干；
[0058] 7)磷擴散
[0059] 將體積比為氨水：雙氧水：去離子水=1 :2 :5的溶液配制成1#液；將體積比為鹽 酸：雙氧水：去離子水=1 :2 :7的溶液配制成2#液；將光刻好并經(jīng)測驗合格的硅片，用1# 液、2#液清洗后，用去離子水沖洗干凈，測水純度在10M Ω以上即可；將硅片烘干后放到磷 擴散爐中，待爐溫升到1200°C通磷源和氧氣、氮氣保護(hù)氣體，爐溫升到1250°C恒溫加熱100 分鐘后，關(guān)閉磷源，停止升溫，繼續(xù)通保護(hù)氣體，直到擴散爐降溫到l〇〇〇°C以下閉爐閉氣；
[0060] 8)割圓
[0061] 用高速割圓機將娃片光刻圖形以外的部分去掉；
[0062] 9)燒結(jié)
[0063] 將裝芯片鋼架推入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)中，開啟真空泵及真空機組，當(dāng)真空達(dá) 2X10_ 3Pa時推入燒結(jié)爐，在550°C溫度下恒溫加熱20?25分鐘，然后以每分鐘2°C的速度 升溫到650°C ;恒溫加熱20?25分鐘，再以每分鐘2°C的速度降溫至550°C，取下爐蓋；自 然降溫至400°C時推離爐體，當(dāng)溫度低于200°C時，放氣取出石墨船；
[0064] 10)蒸發(fā)
[0065] 用真空鍍膜機將高純鋁蒸發(fā)到硅片表面，硅片表面鋁層厚度達(dá)到10 μ m以上；
[0066] 11)合金
[0067] 將真空鍍膜機蒸發(fā)完的芯片放到合金爐中，540°C溫度下恒溫加熱40?45分鐘；
[0068] 12)二次光刻
[0069] 同步驟6)，腐蝕液為磷酸；
[0070] 13)臺面成型
[0071] 用自動磨角機將芯片邊緣磨角，靠近陽極邊緣磨成25度角，靠近陰極邊緣磨成3 度角，并用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :3的腐蝕液腐蝕臺面，用去離子水沖洗后烘干，用硅 橡膠保護(hù)，在220°C溫度下老化72小時后即制成芯片；
[0072] 14)封裝
[0073] 在KKTC溫度下對芯片進(jìn)行靜態(tài)耐壓和反向漏電流測試，合格后的芯片即可封 裝；
[0074] 見圖1，是本發(fā)明所述超溫自保護(hù)晶閘管外密封管殼的結(jié)構(gòu)示意圖。外密封管殼包 括陰極無氧銅電極1、陽極無氧銅電極2和陶瓷環(huán)3。見圖2，是本發(fā)明所述超溫自保護(hù)晶閘 管引線的結(jié)構(gòu)示意圖。包括陰極引線4和控制極引線5。見圖3,是本發(fā)明所述超溫自保護(hù) 晶閘管溫控門極結(jié)構(gòu)的示意圖。溫控門極結(jié)構(gòu)包括壓接門極6、控制極內(nèi)引線7、控制極輸 出8和溫度控制器9。
[0075] 門極采用四氟+銅鍍銀觸點+控制極回路的形式，控制極回路中設(shè)有溫度控制 器9 ;外密封管殼采用無氧銅加陶瓷密封；封裝時，沿圓周將陽極墊片定位條放置在下臺面 處，芯片四周用四氟膜擠緊，將陰極引線4的一端插入陰極插頭并套熱縮管縮緊，將控制極 引線5的一端用壓線鉗子將引線7與焊片壓在一起并用錫焊接，套熱縮管并使熱縮管縮緊， 然后將此端插入門極引出的過渡孔中后用夾線鉗夾緊，并套上硅橡膠管，將管殼上蓋旋緊； 陰極引線4和控制引線5的另一端壓扁并用焊錫封住堵頭后用錫絲焊接并套上熱縮管，用 酒精燈烘烤使熱縮管箍緊；
[0076] 15)晶閘管測試
[0077] 封裝好的晶閘管做觸發(fā)電流IGT和觸發(fā)電壓VGT測試，當(dāng)溫度達(dá)到或超過100°C時 控制極信號切斷，晶閘管不導(dǎo)通即為合格。
[0078] 以下實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具 體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特 別說明均為常規(guī)方法。
[0079] 【實施例1】采用本發(fā)明所述方法制作一批超溫自保護(hù)晶閘管
[0080] 具體制作過程如下：
[0081] 將單晶硅片放在洗潔精：去離子水=30ml :500ml的清洗液中超聲1小時，用熱去 離子水沖洗30遍，用冷去離子水沖洗30遍；將硅片擺在四氟架上，用純氫氟酸超聲10分 鐘，用常溫去離子水沖洗30遍，再用熱去離子水沖洗30遍；然后將硅片放在質(zhì)量濃度為 5%的氫氧化鈉溶液中，在85°C恒溫水浴中煮1分鐘，用冷去離子水沖洗30遍，熱去離子水 沖洗30遍，測試清洗后的出水電阻率達(dá)到10M Ω以上后，將硅片放到180°C的烘箱中烘1 小時；
[0082] 將石英閉管放入體積比為H20 :HF = 4 :1的氫氟酸溶液中，浸泡40分鐘；然后取出 用冷、熱高純水交替沖洗各30遍；放入180°C恒溫烘箱中烘1小時；
[0083] 將硅片兩面涂鋁源、鎵源放到源瓶中，然后放到閉管里一起擴散，擴散爐溫度為 1264?1266°C，擴散時間為12?15小時，擴散時間到后關(guān)閉擴散爐電源，自然降溫至室 溫，取出石英閉管；
[0084] 將鎵、鋁一次全擴散完的硅片從石英閉管中取出，單面涂P+源，并放到1240°C擴 散爐中恒溫加熱1小時，閉爐后溫度降到室溫取出；
[0085] 將硅片用氫氟酸超聲5分鐘，用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :10的溶液漂洗30秒， 用常溫去離子水沖洗30遍，再用熱去離子水沖洗30遍，測試出水電阻率達(dá)到10M Ω以上 后，放入180°C恒溫烘箱中烘1小時；然后在高溫擴散爐中通氧氣氧化7小時；
[0086] 將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，放到烘干箱中，在80°C溫度下烘干 30分鐘，冷卻后在光刻機下曝光；曝光后在120#汽油溶液中顯影10分鐘，在120#汽油溶 液中定影2分鐘，在烘箱中140°C溫度下烘干，并將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液腐蝕， 然后去膠烘干；
[0087] 將體積比為氨水：雙氧水：去離子水=1 :2 :5的溶液配制成1#液；將體積比為鹽 酸：雙氧水：去離子水=1 :2 :7的溶液配制成2#液；將光刻好并經(jīng)測驗合格的硅片，用1# 液、2#液清洗后，用去離子水沖洗干凈，測水純度在10M Ω以上即可；將硅片烘干后放到磷 擴散爐中，待爐溫升到1200°C通磷源和氧氣、氮氣保護(hù)氣體，爐溫升到1250°C恒溫加熱100 分鐘后，關(guān)閉磷源，停止升溫，繼續(xù)通保護(hù)氣體，直到擴散爐降溫到l〇〇〇°C以下閉爐閉氣；
[0088] 用高速割圓機將娃片光刻圖形以外的部分去掉；
[0089] 將裝芯片鋼架推入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)中，開啟真空泵及真空機組，當(dāng)真空達(dá) 2Xl(T3Pa時推入燒結(jié)爐，在550°C溫度下恒溫加熱20分鐘，然后以每分鐘2°C的速度升溫到 650°C;恒溫加熱20分鐘，再以每分鐘2°C的速度降溫至550°C，取下爐蓋；自然降溫至400°C 時推離爐體，當(dāng)溫度低于200°C時，放氣取出石墨船；
[0090] 用真空鍍膜機將高純鋁蒸發(fā)到硅片表面，硅片表面鋁層厚度達(dá)到10 μ m以上；
[0091] 將真空鍍膜機蒸發(fā)完的芯片放到合金爐中，540°C溫度下恒溫加熱40分鐘；
[0092] 將需要刻圖形的一面甩光刻膠，放到烘干箱中，在80°C溫度下烘干30分鐘，冷卻 后在光刻機下曝光；曝光后在120#汽油溶液中顯影10分鐘，在120#汽油溶液中定影2分 鐘，在烘箱中140°C溫度下烘干，并將背面涂真空蜂蠟，再用磷酸腐蝕液腐蝕，然后去膠烘 干；
[0093] 用自動磨角機將芯片邊緣磨角，靠近陽極邊緣磨成25度角，靠近陰極邊緣磨成3 度角，并用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :3的腐蝕液腐蝕臺面，用去離子水沖洗后烘干，用硅 橡膠保護(hù)，在220°C溫度下老化72小時后即制成芯片；
[0094] 在100°C溫度下對芯片進(jìn)行靜態(tài)耐壓和反向漏電流測試，合格后的芯片即可封裝； 門極采用四氟+銅鍍銀觸點+控制極回路的形式，控制極回路中設(shè)有溫度控制器；外密封管 殼采用無氧銅加陶瓷密封；封裝時，沿圓周將陽極墊片定位條放置在下臺面處，芯片四周用 四氟膜擠緊，將陰極引線的一端插入陰極插頭并套熱縮管縮緊，將控制極引線的一端用壓 線鉗子將引線與焊片壓在一起并用錫焊接，套熱縮管并使熱縮管縮緊，然后將此端插入門 極引出的過渡孔中后用夾線鉗夾緊，并套上硅橡膠管，將管殼上蓋旋緊；陰極引線和控制引 線的另一端壓扁并用焊錫封住堵頭后用錫絲焊接并套上熱縮管，用酒精燈烘烤使熱縮管箍 緊；
[0095] 封裝好的晶閘管做觸發(fā)電流IGT和觸發(fā)電壓VGT測試，當(dāng)溫度達(dá)到或超過100°C時 控制極信號切斷，晶閘管不導(dǎo)通即為合格。
[0096] 測試結(jié)果如下表所示：
[0097]
【權(quán)利要求】
1. 一種電加熱設(shè)備用超溫自保護(hù)晶閘管的制作方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 清洗硅片：將單晶硅片放在洗潔精：去離子水=30ml :500ml的清洗液中超聲1小時 以上，用熱去離子水沖洗30?35遍，用冷去離子水沖洗30?35遍；將硅片擺在四氟架上， 用純氫氟酸超聲10分鐘以上，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗30? 35遍；然后將硅片放在質(zhì)量濃度為5%?8%的氫氧化鈉溶液中，在85°C恒溫水浴中煮1分 鐘以上，用冷去離子水沖洗30?35遍，熱去離子水沖洗30?35遍，測試清洗后的出水電 阻率達(dá)到10M Ω以上后，將硅片放到180?190°C的烘箱中烘1小時以上； 2) 石英閉管清洗 將石英閉管放入體積比為H20 :HF = 4 :1的氫氟酸溶液中，浸泡40?45分鐘；然后取 出用冷、熱高純水交替沖洗各30?35遍；放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上； 3) 鎵、鋁源一次全擴散 將硅片兩面涂鋁源、鎵源放到源瓶中，然后放到閉管里一起擴散，擴散爐溫度為 1264?1266°C，擴散時間為12?15小時，擴散時間到后關(guān)閉擴散爐電源，自然降溫至室 溫，取出石英閉管； 4. P+擴散 將鎵、鋁一次全擴散完的硅片從石英閉管中取出，單面涂P+源，并放到1240°C擴散爐 中恒溫加熱1小時以上，閉爐后溫度降到室溫取出； 5) 氧化 將硅片用氫氟酸超聲5?6分鐘，用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :10的溶液漂洗30? 35秒，用常溫去離子水沖洗30?35遍，再用熱去離子水沖洗30?35遍，測試出水電阻率 達(dá)到10M Ω以上后，放入180°C恒溫烘箱中烘1小時以上；然后在高溫擴散爐中通氧氣氧 化7小時以上； 6) -次光刻 將氧化后的硅片需要刻圖形的一面甩光刻膠，放到烘干箱中，在80°C溫度下烘干30? 35分鐘，冷卻后在光刻機下曝光；曝光后在120#汽油溶液中顯影10分鐘，在120#汽油溶 液中定影2分鐘，在烘箱中140°C溫度下烘干，并將背面涂真空蜂蠟，再用光刻腐蝕液腐蝕， 然后去膠烘干； 7) 憐擴散 將體積比為氨水：雙氧水：去離子水=1 :2 :5的溶液配制成1#液；將體積比為鹽酸： 雙氧水：去離子水=1 :2 :7的溶液配制成2#液；將光刻好并經(jīng)測驗合格的硅片，用1#液、 2#液清洗后，用去離子水沖洗干凈，測水純度在10M Ω以上即可；將硅片烘干后放到磷擴 散爐中，待爐溫升到1200°C通磷源和氧氣、氮氣保護(hù)氣體，爐溫升到1250°C恒溫加熱100分 鐘后，關(guān)閉磷源，停止升溫，繼續(xù)通保護(hù)氣體，直到擴散爐降溫到l〇〇〇°C以下閉爐閉氣； 8) 割圓 用高速割圓機將硅片光刻圖形以外的部分去掉； 9) 燒結(jié) 將裝芯片鋼架推入真空燒結(jié)爐的恒溫區(qū)中，開啟真空泵及真空機組，當(dāng)真空達(dá)2Xl(T3Pa 時推入燒結(jié)爐，在550°C溫度下恒溫加熱20?25分鐘，然后以每分鐘2°C的速度升溫到 650°C;恒溫加熱20?25分鐘，再以每分鐘2°C的速度降溫至550°C，取下爐蓋；自然降溫至 400°C時推離爐體，當(dāng)溫度低于200°C時，放氣取出石墨船； 10) 蒸發(fā) 用真空鍍膜機將高純鋁蒸發(fā)到硅片表面，硅片表面鋁層厚度達(dá)到10 μ m以上； 11) 合金 將真空鍍膜機蒸發(fā)完的芯片放到合金爐中，540°C溫度下恒溫加熱40?45分鐘； 12) 二次光刻 同步驟6)，腐蝕液為磷酸； 13) 臺面成型 用自動磨角機將芯片邊緣磨角，靠近陽極邊緣磨成25度角，靠近陰極邊緣磨成3度角， 并用體積比為氫氟酸：硝酸=1 :3的腐蝕液腐蝕臺面，用去離子水沖洗后烘干，用硅橡膠保 護(hù)，在220°C溫度下老化72小時后即制成芯片； 14) 封裝 在l〇〇°C溫度下對芯片進(jìn)行靜態(tài)耐壓和反向漏電流測試，合格后的芯片即可封裝；門 極采用四氟+銅鍍銀觸點+控制極回路的形式，控制極回路中設(shè)有溫度控制器；外密封管 殼采用無氧銅加陶瓷密封；封裝時，沿圓周將陽極墊片定位條放置在下臺面處，芯片四周用 四氟膜擠緊，將陰極引線的一端插入陰極插頭并套熱縮管縮緊，將控制極引線的一端用壓 線鉗子將引線與焊片壓在一起并用錫焊接，套熱縮管并使熱縮管縮緊，然后將此端插入門 極引出的過渡孔中后用夾線鉗夾緊，并套上硅橡膠管，將管殼上蓋旋緊；陰極引線和控制引 線的另一端壓扁并用焊錫封住堵頭后用錫絲焊接并套上熱縮管，用酒精燈烘烤使熱縮管箍 緊； 15) 晶閘管測試 封裝好的晶閘管做觸發(fā)電流IGT和觸發(fā)電壓VGT測試，當(dāng)溫度達(dá)到或超過100°C時控制 極信號切斷，晶閘管不導(dǎo)通即為合格。
【文檔編號】H01L21/56GK104282557SQ201410487218
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】于能斌, 于澤, 張宏偉, 王景波, 劉欣宇 申請人:鞍山市良溪電力科技有限公司