福照：
[0191] 在質(zhì)子福照設(shè)備上進行質(zhì)子福照。
[0192] (2)電子福照；
[0193] 在電子福照設(shè)備上進行電子福照，最終少子壽命控制在2-10yS
[0194] 7.封裝；
[0195] 將巧片、鋼片、定位銷組裝到陶瓷管殼里，用專用冷焊封裝機將管殼上下殼焊好。
[0196] 8.測試；
[0197] 封裝好的器件，利用伏安特性測試設(shè)備、通態(tài)壓降測試設(shè)備、FRD反向恢復(fù)參數(shù)測 試設(shè)備分別測試伏安特性、正向壓降、反向恢復(fù)參數(shù)。
[0198] F畑狂Kc2500-60)的性能參數(shù)如下：
[0199] 額定正向平均電流If(w2500A;
[0200] 反向關(guān)斷電流變化率diMt500-5000A/ys；
[0201] 反向重復(fù)峰值電壓V? 6000-7000V； 悅0引反向不重復(fù)峰值電壓Vksm 6100-7100V；
[0203] 正向壓降 《4. 5-5. 0V;
[0204] 反向重復(fù)峰值電流I? 《50mA;
[0205] 最高結(jié)溫Tv,M 125°C；
[0206] 反向恢復(fù)電荷Qrr 《5250yC;
[0207] 反向恢復(fù)時間trr 3-7ys;
[020引軟度因子S >1.0。
[0209] 實施例3 ;
[0210] 實施例3的FRD制備工藝流程與實施例1相同。
[0211] 1.預(yù)處理（單面拋光）；
[0212] 選取電阻率為300Q.m的N型娃單晶片作為原始娃片，并對該娃片進行單面拋光 處理獲得預(yù)處理娃片。
[0213] 2.P型滲雜處理（形成陽極）：
[0214] (1)侶預(yù)沉積：
[0215] 娃片先進行半導(dǎo)體行業(yè)通用的標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗、甩干裝舟，然后推入真空侶預(yù)沉積 擴散爐中，擴散爐內(nèi)是預(yù)先形成的飽和侶滲雜的娃舟和擴散爐內(nèi)壁，放入純度99. 9999%侶 源，恒溫930°C擴散，表面濃度為5XIQis/cm3。
[0216] 0)棚離子注入：
[0217] 先將娃片預(yù)氧化形成一層Si〇2保護層為棚離子注入作準(zhǔn)備：娃片RCA清洗、甩干 裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫830°C擴散，娃片雙表面形成厚度37nm的Si〇2 保護膜。然后從拋光面注入B+11，注入偏轉(zhuǎn)角為7°。
[021引0)棚侶推進：
[0219] 娃片清洗干凈后，甩干裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫1230°C擴散， 表面濃度為5Xl〇i6/cm3。
[0220] 3.單面磨處理；
[0221] 用磨片機磨掉娃片的非拋光面的P層，單面磨后，巧片厚度為0.8mm，此時娃片為 P7N-結(jié)構(gòu)。
[0222] 4.擴磯處理（形成陰極）：
[0223] 娃片清洗干凈后，甩干裝舟，然后推入擴散爐中恒溫1050°C擴散，采用液態(tài)源 POCI3擴散，出爐后用HF酸泡娃片，去掉娃片表面的SiO2層，陰極N+表面濃度>5X102V cm3;然后娃片再次RCA清洗、甩干裝舟，然后推入擴散爐中，通入氧氣恒溫118(TC推進，出 爐后用HF酸泡娃片，去掉娃片表面的Si化層，陰極N+表面濃度>5X1027cm3,此時娃片為 P7N7N+結(jié)構(gòu)，簡稱PIN結(jié)構(gòu)。
[0224] 5.后處理（后工序）： 悅2引 （1)割圓：
[0226] 用激光割圓機將娃片切割成0 73mm的圓片。
[0227] 似蒸侶和合金：
[022引將娃片清洗干凈后，放入真空蒸發(fā)機中進行雙面蒸發(fā)侶層，再放進合金爐中堅膜 形成合金層。
[0229] (3)臺面造型和保護：
[0230] 將蒸發(fā)堅膜后的娃片進行磨角造型，然后在腐蝕機中進行臺面腐蝕，之后進行涂 膠保護，高溫固化，形成完整的巧片。
[0231] 6.少子壽命控制； 悅3引 （1)質(zhì)子福照：
[0233] 在質(zhì)子福照設(shè)備上進行質(zhì)子福照。
[0234] (2)電子福照：
[02巧]在電子福照設(shè)備上進行電子福照，最終少子壽命控制在2-10yS。7.封裝：
[0236] 將巧片、鋼片、定位銷組裝到陶瓷管殼里，用專用冷焊封裝機將管殼上下殼焊好。 悅37] 8.測試：
[023引封裝好的器件，利用伏安特性測試設(shè)備、通態(tài)壓降測試設(shè)備、FRD反向恢復(fù)參數(shù)測 試設(shè)備分別測試伏安特性、正向壓降、反向恢復(fù)參數(shù)。
[0239] F畑狂Kxl100-45)的性能參數(shù)如下：
[0240] 額定正向平均電流If(w 1100A；
[024U 反向關(guān)斷電流變化率diMt 500-5000A/ys；
[0242] 反向重復(fù)峰值電壓Vm 4500-6000V ； 悅創(chuàng)反向不重復(fù)峰值電壓Vksm 4600-6100V；
[0244] 正向壓降Vfm 《3. 5-3. 0V;
[0245] 反向重復(fù)峰值電流I? 《50mA;
[0246] 最高結(jié)溫Tv,m 125°C;
[0247] 反向恢復(fù)電荷化r 《3200yC;
[0248] 反向恢復(fù)時間trr 3-7ys;
[0249] 軟度因子S >1.0。
[0巧0] 從上述實施例可W看出，本發(fā)明采用侶預(yù)沉積+棚離子注入的配合工藝方法，保 證了P+層縱橫向雜質(zhì)分布的高均勻性；同時也減少了侶棚雜質(zhì)的損失量，節(jié)約了成本，提 高了擴散效率。同時，本發(fā)明采用質(zhì)子福照+電子福照的配合工藝方法，形成娃片縱向上 的有梯度分布的壽命控制方法，巧妙地克服了兩者各自的缺陷，獲得了一個反向恢復(fù)參數(shù) 化r、Irr、trr值小，而軟度因子S值大的F畑器件，保證F畑既快又軟的反向恢復(fù)特性，滿 足IGCT配套應(yīng)用要求。此外，本專利所述的一整套簡潔流暢的工藝流程。
[0巧1] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種集成門極換流晶閘管配套用快恢復(fù)二極管，其為P+/N7N+型結(jié)構(gòu)，能夠承受反 向重復(fù)峰值電壓為4500-7000V，額定正向平均電流為400-2500A，反向關(guān)斷電流變化率為 500-5000A/ys，反向恢復(fù)時間為3-7ys，且軟度因子彡1. 0。
2. -種集成門極換流晶閘管配套用快恢復(fù)二極管的制造方法，包括： 步驟A，預(yù)處理：對N型原始硅片進行單面拋光處理獲得預(yù)處理硅片； 步驟B，P型摻雜處理； 步驟C，單面磨處理：磨掉硅片的非拋光面的P型層，獲得P+/f型結(jié)構(gòu)的硅片； 步驟D，擴磷處理：對P+/f型結(jié)構(gòu)的硅片進行第一次清洗、甩干裝舟，然后推入擴散爐 中恒溫擴散進行磷雜質(zhì)預(yù)沉積；再對硅片進行第二次清洗、甩干裝舟，然后推入擴散爐中， 通入氧氣恒溫推進，獲得P+/N7N+型結(jié)構(gòu)的硅片； 步驟E，后處理：將P+/N7N+型結(jié)構(gòu)的硅片依次進行割圓、蒸鋁和合金以及臺面造型和 保護處理獲得完整芯片； 其中，在步驟B中，P型摻雜處理包括對預(yù)處理硅片進行鋁預(yù)沉積和硼離子注入，然后 再進行硼鋁推進，形成P+/N7P型結(jié)構(gòu)的硅片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述鋁預(yù)沉積是在硅片的雙面進行，所述 硼離子注入是在硅片的拋光面進行，所述鋁預(yù)沉積和硼離子注入按照任意順序進行；優(yōu)選 所述鋁預(yù)沉積和硼離子注入按照先鋁預(yù)沉積后硼離子注入的順序進行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述鋁預(yù)沉積包括將硅片進行清洗、甩干 裝舟，然后推入真空鋁預(yù)沉積擴散爐中，恒溫擴散，控制表面鋁濃度為l〇18-l〇19/cm3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述恒溫擴散的溫度為900-950°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述硼離子注入包括將硅片進行清洗、甩 干裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫擴散，在硅片雙表面形成SiO2保護膜，然后 在拋光面注入硼離子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述SiO2保護膜的厚度為22-52nm;所述 恒溫擴散的溫度為800-850 °C。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述硼鋁推進包括將完成了鋁預(yù)沉積和 硼離子注入的硅片進行清洗、甩干裝舟，然后推入氧化擴散爐中，通入氧氣恒溫擴散，控制 表面硼鋁總濃度為l〇16-l〇17/cm3。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述恒溫擴散的溫度為1200-1250°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：在步驟C中，使芯片的厚度達(dá)到 0? 7-1.Omm0
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：在步驟D中，所述恒溫擴散的溫度 為1000-1100°C，恒溫擴散的表面磷濃度控制在IO21-IO2Vcm3;所述恒溫推進的溫度為 1150-1200 °C，恒溫推進的表面磷濃度控制在102°-102Vcm3。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2到11中任意一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟 F，少子壽命控制：包括質(zhì)子照射和電子照射。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述質(zhì)子輻照在質(zhì)子輻照設(shè)備上進行， 所述電子輻照在電子輻照設(shè)備上進行，檢測芯片少子壽命是否達(dá)到預(yù)定值，如果沒有達(dá)到 預(yù)定值，繼續(xù)電子輻照直到達(dá)到預(yù)定值，所述質(zhì)子輻照和電子輻照按照任意順序進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯片少子壽命的預(yù)定值為 2_10 u S0
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集成門極換流晶閘管配套用快恢復(fù)二極管(FRD)及其制造方法。該方法采用鋁預(yù)沉積和硼離子注入的配合工藝方法，克服了一般快速整流管在P+型層縱橫向雜質(zhì)分布不均勻的缺點，極大地改善了FRD承受反向關(guān)斷di/dt的能力，能承受500A/μs以上的反向關(guān)斷di/dt；采用質(zhì)子輻照和電子輻照的配合工藝方法，使FRD的反向恢復(fù)時間trr在7μs以下時，反向恢復(fù)特性中的軟度因子S≥1.0。本發(fā)明方法工藝新穎，流程簡單，使用獨特的工藝技術(shù)使之能承受較高的反向關(guān)斷di/dt，同時反向恢復(fù)時，軟特性良好，實際應(yīng)用證明與IGCT器件配套使用的可靠性高，使FRD產(chǎn)品的產(chǎn)量和成品率都得到了保證。
【IPC分類】H01L21-265, H01L21-329, H01L21-263, H01L21-225, H01L29-861
【公開號】CN104701386
【申請?zhí)枴緾N201510072875
【發(fā)明人】高建寧, 陳芳林, 戴小平, 蔣誼, 郭潤慶, 張弦
【申請人】株洲南車時代電氣股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月11日