[发明专利]一种快速软恢复二极管芯片的制造方法

说明书

本发明公开了一种快速软恢复二极管芯片的制造方法，该制造方法采用外延生长形成掺杂高峰区或刻蚀损伤孔的技术形成二极管的铂富集中心，从而成为局域少子寿命控制区，无需使用昂贵的设备进行高能量辐照，极大地降低了成本，且工艺更加简单，参数的一致性也更好。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种快速软恢复二极管芯片的制造方法。

背景技术

现代电力电子技术广泛使用IGBT、功率MOSFET等开关器件，对与之配套使用的快恢复二极管提出了更高的要求，不仅要求其反向阻断电压高、正向瞬态压降小、反向恢复时间短，还要求其具有软恢复特性（即软度因子要大），对具备这种特性的快恢复二极管称为快速软恢复二极管（Fast Soft Recovery Diode，简称FSRD）。目前的制造工艺中，更多的是采用局部寿命控制与发射极注入效率相结合的方法，在载流子寿命控制方面，虽然人们也做出了大量的研究工作，但无外乎采用重金属掺杂、电子、质子辐照中的一种或几种组合的方法。

这些方法需要很高能量的离子注入机设备或者高能粒子加速器设备，由于设备的造价太高，造成产品成本极大的提升，生产的工艺难度也极大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速软恢复二极管芯片的制造方法，该制造方法成本低，工艺简单可靠，也更易于形成局域少子寿命控制区。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种快速软恢复二极管芯片的制造方法，包括以下步骤：

（1）采用N-型硅单晶片为原材料，N-型硅单晶片的电阻率范围为15~150Ω·cm、厚度为300~800μm、直径为50~200mm；

（2）对N-型硅单晶片的正面和背面实施高浓度磷予沉积扩散形成N+予沉积层，扩散源采用三氯氧磷，予沉积扩散温度为1210±50℃，予沉积扩散时间为2.5~10.0h，予沉积扩散后的R□≤0.4Ω/□；

（3）继续推结扩散形成N+型衬底层，推结扩散温度为1280±20℃，推结扩散时间为100~240h，推结扩散后的R□≤0.1Ω/□、深度为100~220μm；

（4）采用机械磨削方式去除正面的N+型衬底层，用磨削量控制N-型硅单晶片的厚度为50~130μm；

（5）对N-型硅单晶片的正面实施化学机械抛光，用抛光量控制N-型硅单晶片的剩余厚度为20~100μm，得到抛光基片；

（6）在抛光基片的抛光面上外延生长N-型外延层，N-型外延层的厚度为15~40μm，得到由N-型外延层、N-型硅单晶片和N+型衬底层构成的双基区硅片，并在N-型外延层与N-型硅单晶片之间形成局域少子寿命控制区；

（7）在双基区硅片的正面扩散形成P型发射区，P型发射区的扩散深度为5~35μm，扩散后的R□为30~150Ω/□；

（8）在P型发射区的正面溅射0.2~0.5μm厚的铂或金，在300±50℃的温度下退火处理60-65min，形成合金层，然后进行重金属扩散，扩散温度为700±50℃，扩散时间为0.3~1.0h，使铂或金沉积在局域少子寿命控制区内；

（9）用腐蚀法除去多余的铂或金；

（10）正面生长氧化硅膜，用光刻法蚀刻出沟槽；

（11）采用混酸对沟槽进行腐蚀，形成台面；

（12）在台面涂覆玻璃粉并烧结钝化，形成钝化膜；

（13）正面光刻出蒸镀铝所需的窗口；

（14）在光刻出的窗口处蒸镀铝，反刻后形成阳极金属膜，在N+型衬底层的背面蒸镀Ti-Ni-Ag，形成阴极金属膜；