專利名稱：一種多重金屬擴散快恢復二極管及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多重金屬擴散快恢復二極管及其制備方法。
背景技術：
快恢復二極管(簡稱FRD)是一種具有反向恢復時間短、開關特性優(yōu)良的半導體硅 二極管，主要應用于開關電源、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)流二極管和阻尼二極管使用。為了提高開關速度，適應高頻線路要求，需要在傳統(tǒng)普 通整流二極管中引入復合中心，以降低硅中少子壽命。減少硅中少子壽命的方法是在硅芯 片內(nèi)引入深能級復合中心。引入復合中心的方法很多，金屬、雜質(zhì)、缺陷的引入都會減少硅 中少子壽命，如擴金、擴鉬、重金屬污染、射線輻照、驟熱急冷等均可使硅中少子壽命大幅下 降。目前，工業(yè)上廣泛采用的人為控制方法是摻金和摻鉬以及電子輻照等技術.但隨著少 數(shù)載流子壽命的下降，硅二極管正向壓降(VF)與反向漏電流(IR)增加。不同的方法引起 的正向壓降與漏電流的變化差異很大。摻金得到的二極管的VF trr特性比摻鉬二極管 優(yōu)良，但高溫反向漏電流特性比摻鉬得到的二極管差。發(fā)明通過采用金、鉬、鈀多重金屬一 次擴散入P+N-N+硅整流二極管擴散片中制備快恢復二極管，產(chǎn)品具有良好的VF-Trr特性 和較低反向漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多重金屬擴散快恢復二極管 及其制備方法。多重金屬擴散快恢復二極管是在P+N-N+硅整流二極管擴散片中一次擴散入金、 鉬、鈀多重金屬，制成快恢復整流二極管。多重金屬擴散快恢復二極管的制備方法的步驟如下
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1250 1300°C，擴散時間15 30小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片， N-型半導體輕摻雜硅片的電阻率為10 80 Ω . cm,厚度為200 350 υ m ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛，用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅整 流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，清洗溫度為80 85°C，清 洗時間為10 15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電 阻率10 12 Ω · cm，電子化學清洗1#液的體積比為=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，電子化學清洗 2# 液的體積比為=HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為800 950°C，擴散時間1 2小時，得到P+N-N+快恢復整流二極管擴 散片；4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο本發(fā)明采用混合金屬化合物擴散源，將金、鉬、鈀同時一次擴散入P+N-N+硅整 流二極管擴散片，在硅芯片內(nèi)引入多重深能級復合中心，優(yōu)化器件VF-Trr與頂關系，獲得 高性價比的快恢復整流二極管，具有工藝簡單，成本低的特點。


圖1為多重金屬擴散快恢復二極管結(jié)構示意圖； 圖2為多重金屬擴散快恢復二極管制備方法過程圖； 圖3為多重金屬擴散快恢復二極管VF-Trr關系圖； 圖4為多重金屬擴散快恢復二極管頂對比圖。
具體實施方式
。多重金屬擴散快恢復二極管是在P+N-N+硅整流二極管擴散片中一次擴散入金、 鉬、鈀多重金屬，制成快恢復整流二極管。多重金屬擴散快恢復二極管的制備方法的步驟如下
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1250 1300°C，擴散時間15 30小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片， N-型半導體輕摻雜硅片的電阻率為10 80 Ω . cm,厚度為200 350 υ m ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛，用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅整 流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，清洗溫度為80 85°C，清 洗時間為10 15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電 阻率10 12 Ω · cm，電子化學清洗1#液的體積比為=NH4OH:H2O2:H2O=I 2 5，電子化學清洗 2# 液的體積比為=HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為800 950°C，擴散時間1 2小時，得到P+N-N+快恢復整流二極管擴 散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο實施例1
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1250°C，擴散時間30小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片，N-型半導體輕 摻雜硅片的電阻率為10 Ω. cm，厚度為200 ^111;
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛，用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅整 流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，清洗溫度為80°C，清洗時間 為10分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電阻率10Ω. cm,電子化學清洗1#液的體積比為:NH40H:H202:H20=1:2:5,電子化學清洗2#液的體積比 為HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為800°C，擴散時間1小時，得到P+N-N+快恢復整流二極管擴散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο實施例2
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1300°C，擴散時間15小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片，N-型半導體輕 摻雜硅片的電阻率為80 Ω . cm,厚度為350 u m ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛，用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅整 流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，清洗溫度為85°C，清洗時間 為15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電阻率12 Ω . cm,電子化學清洗1#液的體積比為:NH40H:H202:H20=1:2:5,電子化學清洗2#液的體積比 為HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為950°C，擴散時間2小時，得到P+N-N+快恢復整流二極管擴散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο實施例3
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1270°C，擴散時間25小時，得到縱向結(jié)構為Ρ+Ν-Ν+的硅整流二極管擴散片。N-型半導體輕 摻雜硅片的電阻率為15 Ω. cm，厚度為220 um ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛。用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅 整流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗姊液清洗，清洗溫度為85°C，清洗時 間為10分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電阻率10Ω. cm,電子化學清洗1#液的體積比為:NH40H:H202:H20=1:2:5,電子化學清洗2#液的體積比 為HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為850°C，擴散時間2小時，擴散得到P+N-N+快恢復整流二極管擴散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο
實施例4
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1280°C，擴散時間20小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片。N-型半導體輕 摻雜硅片的電阻率為40 Ω. cm，厚度為250 um ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛。用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅 整流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗姊液清洗，清洗溫度為80°C，清洗時 間為15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電阻率12Ω. cm,電子化學清洗1#液的體積比為:NH40H:H202:H20=1:2:5,電子化學清洗2#液的體積比 為HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為880°C，擴散時間2小時，擴散得到P+N-N+快恢復整流二極管擴散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο 實施例5
1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1285°C，擴散時間18小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片。N-型半導體輕 摻雜硅片的電阻率為70 Ω . cm,厚度為340 υ m ；
2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛。用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅 整流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗姊液清洗，清洗溫度為80°C，清洗時 間為15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干。純水出水電阻率12Ω. cm,電子化學清洗1#液的體積比為:NH40H:H202:H20=1:2:5,電子化學清洗2#液的體積比 為HCL: H2O2IH2O =1:2:8 ；
3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為930°C，擴散時間1小時，擴散得到P+N-N+快恢復整流二極管擴散片；
4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；
5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；
6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο從附圖3與附圖4看到，采用多重金屬一次擴散生產(chǎn)的快恢復二極管比Pt擴散器 件VF-Trr的特性好，比Au擴散的器件漏電流(IR)更小。該器件的綜合特性優(yōu)于目前傳統(tǒng) 的單一重金屬摻雜擴散器件，制作工藝簡單，具有良好的市場推廣前景。
權利要求
1.一種多重金屬擴散快恢復二極管，其特征在于在P+N-N+硅整流二極管擴散片中一 次擴散入金、鉬、鈀多重金屬，制成快恢復整流二極管。
2.一種如權利要求1所述多重金屬擴散快恢復二極管的制備方法，其特征在于它的步 驟如下1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別貼上P+型硼紙源和N+型磷紙源，同一時間 里在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型硼和N+型磷半導體雜質(zhì)，擴散溫度為 1250 1300°C，擴散時間15 30小時，得到縱向結(jié)構為P+N-N+的硅整流二極管擴散片， N-型半導體輕摻雜硅片的電阻率為10 80 Ω . cm,厚度為200 350 υ m ；2)P+N-N+硅整流二極管擴散片表面噴砂打毛，用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅整 流二極管擴散片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，清洗溫度為80 85°C，清 洗時間為10 15分鐘，將經(jīng)過純水沖洗的P+N-N+硅整流二極管擴散片甩干；純水出水電阻率10 12Ω. cm，電子化學清洗1#液的體積比為 NH4OH:H2O2:H2O=I:2:5，電子化學清洗邶液的體積比為=HCL: H2O2 = H2O =1:2:8 ；3)將體積比為1:2 1 500的氯金酸、氯鉬酸、氯化鈀和異丙醇混合，并涂覆于P+N-N+ 硅整流二極管擴散片表面，金、鉬、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅整流二極管擴 散片中，擴散溫度為800 950°C，擴散時間1 2小時，得到P+N-N+快恢復整流二極管擴 散片；4)P+N-N+快恢復整流二極管擴散片雙表面噴砂打毛，電子化學清洗后雙表面鍍上鎳 層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；5)通過隧道爐將P+N-N+快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接，得到P+N-N+快恢復 整流二極管毛坯；6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上 保護膠、壓模成型封裝，制成快恢復整流二極管；混合酸液的體積比為HF =HNO3 =H2SO4 CH3C00H=9 9 4 :12ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多重金屬擴散快恢復二極管及其制備方法。它包括如下步驟1)在N-型半導體輕摻雜硅片正反面分別擴散入P+型和N+型雜質(zhì)，得到P+N-N+硅整流二極管擴散片；2)P+N-N+硅片表面噴砂打毛。用電子化學清洗1#液清洗P+N-N+硅片，經(jīng)過純水沖洗；再用電子化學清洗2#液清洗，硅片甩干；3)高溫下金、鉑、鈀多重金屬同時一次擴散進入P+N-N+硅片中；4)P+N-N+硅片雙表面噴砂打毛，雙表面鍍上鎳層，鋸切成快恢復整流二極管芯片；5)通過隧道爐將快恢復整流二極管芯片與封裝底座焊接；6)用混合酸液對快恢復整流二極管毛坯上的芯片外露部分進行化學腐蝕清洗、上保護膠、壓模成型封裝。本發(fā)明簡化快恢復整流二極管的制造工藝流程，降低成本，提高產(chǎn)品性價比。
文檔編號H01L29/861GK102117840SQ20101058931
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者冷思明, 朱志遠, 毛建軍, 王錚, 胡煜濤, 陳福元 申請人:杭州杭鑫電子工業(yè)有限公司