專利名稱:制造快速晶閘管的擴(kuò)金新工藝的制作方法
該新工藝應(yīng)用于制造快速晶閘管。
通常制造快速晶閘管，是在其陰極面形成一個(gè)高濃度的磷層，從而使快速晶閘管的長(zhǎng)基區(qū)中形成一個(gè)陽(yáng)極側(cè)金濃度高，而陰極側(cè)金濃度低的分布。該工藝是通過(guò)調(diào)節(jié)擴(kuò)金的溫度和時(shí)間來(lái)協(xié)調(diào)快速晶閘管的關(guān)斷時(shí)間和通態(tài)壓降。這樣不能很好地協(xié)調(diào)關(guān)斷時(shí)間和通態(tài)壓降。為了克服上述工藝之不足，我們通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，研究出一種制造快速晶閘管的擴(kuò)金新工藝，該新工藝是在快速晶閘管陰極面形成低濃度的磷層(磷的表面濃度＜1020/cm3)，而其陽(yáng)極面形成高濃度的硼層(硼的表面濃度為1020～1021/cm3)。由于磷層的濃度低，其對(duì)金不起吸收作用;而硼的濃度高，對(duì)金起吸收作用，從而使快速晶閘管長(zhǎng)基區(qū)中的金分布為陰極面金濃度高，陽(yáng)極面金濃度低。這種金分布能夠很好地協(xié)調(diào)快速晶閘管的關(guān)斷時(shí)間，阻斷電壓和通態(tài)壓降。使用該新工藝制造的快速晶閘管，其正反向阻斷電壓達(dá)2000V。通態(tài)平均電流200A時(shí)，通態(tài)峰值壓降2.5V，關(guān)斷時(shí)間不大于30μs。需要指出的是如果低濃度的磷層一次形成，在制造元件時(shí)，往往造成晶閘管J3結(jié)兩側(cè)濃度搭配不合理而使J3結(jié)壓降大，這樣使元件總的通態(tài)壓降增加?，F(xiàn)在低濃度磷層分兩步形成，第一步擴(kuò)一定濃度的磷層，從而使J3結(jié)兩側(cè)濃度搭配合理，J3結(jié)的結(jié)壓降低而不影響元件總的通態(tài)壓降;第二步通過(guò)腐蝕磷層的表面，使磷濃度降到所需要的值，使其對(duì)金不起吸收作用，最終獲得陰極側(cè)金濃度高，而陽(yáng)極側(cè)金濃度低的分布。
該新工藝的具體實(shí)施方法是1、通過(guò)氧化在硅表面生成氧化層，氧化層厚度為7條。氧化順序如下干02一小時(shí)(800mL/S)→濕02二小時(shí)，(400mL/S水溫～95℃)→干O2一小時(shí)→濕O2二小時(shí)→干O2一小時(shí)→關(guān)爐。
2、用光刻在陰極面形成擴(kuò)磷前所需的圖形。
3、在陰極面形成一個(gè)磷層。
(1)用POCL3攜帶氣體擴(kuò)散，02流量1000mL/S，N2流量500mL/S，N2通過(guò)POCL3源，通源時(shí)間為30分鐘左右，預(yù)沉積溫度為1230℃。
(2)擴(kuò)磷時(shí)只預(yù)沉積一層磷層，整個(gè)磷層在隨后的二次氧化和擴(kuò)硼過(guò)程中最后完成推進(jìn)。最終磷層參數(shù)薄層電阻0.45～0.6mV/□(在電流4.53mA時(shí))，結(jié)深20～22μm。
4、二次氧化，生成7條氧化層、方法與前述1相同。
5、去陽(yáng)極面的氧化層，并在陽(yáng)極面擴(kuò)硼。
(1)用B2O3飽和溶液，涂層開(kāi)管擴(kuò)散，擴(kuò)散時(shí)間由要求的擴(kuò)磷結(jié)深而定。
(2)擴(kuò)硼參數(shù)薄層電阻0.4～0.6mV/□(在4.53mA時(shí)測(cè))結(jié)深不大于20μm。
6、用HF泡去陰極面之氧化層、用電解去除陽(yáng)極面之硼硅玻璃。
7、用黑膠或其他方法保護(hù)陽(yáng)極面，用腐蝕液把陰極面的磷層腐蝕到濃度＜1020/cm3。
用上述方法即可得到擴(kuò)金前硅片的陽(yáng)極面形成了一個(gè)低濃度的磷層，而在其陽(yáng)極面形成一個(gè)高濃度的硼層。然后根據(jù)需制造的管子的參數(shù)進(jìn)行擴(kuò)金。比如2000V管子在810℃下擴(kuò)金8分鐘，以后的步驟同生產(chǎn)晶閘管的工藝類似，這樣即能獲得關(guān)斷時(shí)間、阻斷電壓和通態(tài)壓降協(xié)調(diào)很好的快速晶閘管。
權(quán)利要求
1.一種制造快速晶閘管的擴(kuò)金新工藝，該工藝使得晶閘管的長(zhǎng)基區(qū)陽(yáng)極側(cè)金濃度低，陰極側(cè)金濃度高。其特征是通過(guò)擴(kuò)磷和腐蝕，在晶閘管的陰極形成磷層，在晶閘管的陽(yáng)極擴(kuò)硼，形成硼層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的擴(kuò)金工藝，其特征是在晶閘管陰極擴(kuò)磷，其薄層電阻為0.4～0.6mV/□(在電流4.53mA時(shí)測(cè)得)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的擴(kuò)金工藝，其特征是晶閘管陽(yáng)極擴(kuò)硼，其薄層電阻是0.4～0.6mV/□。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2，3所述的擴(kuò)金工藝，用腐蝕液腐蝕陰極磷層，保護(hù)已擴(kuò)硼的陽(yáng)極面，其特征是腐蝕后得到陰極磷層濃度小于1020/cm3。
專利摘要
該新工藝應(yīng)用于制造快速晶閘管，其關(guān)鍵在于控制擴(kuò)金前硅片陰極面和陽(yáng)極面的雜質(zhì)濃度，使得快速晶閘管的長(zhǎng)基區(qū)陽(yáng)極側(cè)金濃度低而陰極側(cè)金濃度高，從而得到關(guān)斷時(shí)間、通態(tài)壓降等參數(shù)協(xié)調(diào)很好的快速晶閘管。用該新工藝制造的2000V管子，在通態(tài)電流200A，通態(tài)峰值壓降2.5V時(shí)，關(guān)斷時(shí)間不大于30μs。
文檔編號(hào)H01L21/02GK86102417SQ86102417
公開(kāi)日1988年4月13日 申請(qǐng)日期1986年4月10日
發(fā)明者卞抗 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)部西安整流器研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan