CN103681313B - 调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，包括在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火，以降低集电极反向击穿电压的步骤。通过本发明调整BVCEO，其变化值稳定、波动小，能够对BVCEO进行精确控制。工艺流程简单、适用于大规模量产，相对于现有的控制办法，不需要提供昂贵且效率低的半导体生产及测试设备，对于已经出现的BVCEO与预期的偏差，能够重新进行调整，避免产品报废。
Description
技术领域
本发明涉及双极结型晶体管，特别是涉及一种调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法。
背景技术
传统的双极结型晶体管（BJT）的集电极反向击穿电压（BVCEO）的控制，主要通过控制晶体管集电区结深及硅片厚度获得期望的BVCEO击穿电压值，而实际批量生产过程中由于工艺波动及测试精确度不够，BVCEO与理论值会出现较大偏差。
发明内容
基于此，有必要提供一种调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法。
一种调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，包括在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火，以降低集电极反向击穿电压的步骤。
在其中一个实施例中，包括检测双极结型晶体管的集电极反向击穿电压是否大于预期值的步骤。
在其中一个实施例中，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤之前，包括使双极结型晶体管的铝和硅形成合金的步骤。
在其中一个实施例中，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤之后，包括在所述合金表面淀积氮化硅的步骤。
在其中一个实施例中，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤的退火温度为425～435℃。
在其中一个实施例中，所述退火温度为430℃。
在其中一个实施例中，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤，包括预热及双极结型晶体管移入阶段、集电极反向击穿电压调整阶段、双极结型晶体管移出阶段，所述预热及双极结型晶体管移入阶段和双极结型晶体管移出阶段需要通入保护气体。
在其中一个实施例中，所述集电极反向击穿电压调整阶段需要通入氢气及所述保护气体，流量分别为：氢气0.9标准公升每分钟±1%，保护气体9标准公升每分钟±1%。
在其中一个实施例中，所述集电极反向击穿电压调整阶段的持续时间根据需要降低的集电极反向击穿电压值确定，每10伏特30分钟。
在其中一个实施例中，所述保护气体为氮气。
上述调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，BVCEO变化值稳定、波动小，能够对BVCEO进行精确控制。工艺流程简单、适用于大规模量产，相对于现有的控制办法，不需要提供昂贵且效率低的半导体生产及测试设备，对于已经出现的BVCEO与预期的偏差，能够重新进行调整，避免产品报废。
附图说明
图1为一实施例中调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
传统的控制BJT的BVCEO的方案的缺点是：1.对晶体管扩散工艺稳定性要求高，需要高精度扩散炉设备提供工艺保障，势必增加扩散炉设备成本的投入；2.对扩散结深测试设备精度要求高，就目前技术水平而言高精度测试效率低，不适用于大批量生产；3.对研磨及抛光设备要求高，保障硅片厚度一致性及精确性，势必增加研磨及抛光设备成本的投入；4.若出现BVCEO比预期值高的芯片，后续生产过程无法返工，只能报废。
本发明可以在传统的对双极结型晶体管的BVCEO的控制方法的基础上，根据BJT的界面处电荷在高温氢气气氛中退火会进行重新分布的原理，对于已经出现BVCEO大于预期值的双极结型晶体管，采用在氢气气氛中对双极结型晶体管进行退火的方法，以降低集电极反向击穿电压，重新将BVCEO调整至预期值，避免产品报废。
实验证明随着退火时间持续增加，晶体管会出现CE穿通低电压击穿的极端现象。发明人通过温度及退火时间的DOE实验设计，发现退火温度在425～435℃、尤其在430℃时，BVCEO随退火时间变化的速率适中，既能满足控制精度的需要，也能满足生产效率的需要，该条件下一般有△BVCEO=10V/30分钟的规律。可以理解的，在其它实施例中，本领域技术人员也可以根据实际的生产条件和需求，对退火温度进行适当的调整。
在一个实施例中，在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤包括三个阶段，即预热及双极结型晶体管移入阶段、集电极反向击穿电压调整阶段、双极结型晶体管移出阶段。其中，预热及双极结型晶体管移入阶段包括对退火设备进行预热，并通过电机带动晶舟，将双极结型晶体管慢慢移入退火设备。同理，双极结型晶体管移出阶段通过电机带动晶舟，将双极结型晶体管慢慢移出退火设备。预热及双极结型晶体管移入阶段和双极结型晶体管移出阶段需要通入保护气体，集电极反向击穿电压调整阶段需要通入保护气体和氢气。优选的，保护气体为氮气。
在其中一个实施例中，集电极反向击穿电压调整阶段通入的保护气体的流量为9SLPM（标准公升每分钟）±1%，通入的氢气的流量为0.9SLPM±1%。
以下通过表格给出一个在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤的具体实施例：
| 步骤 | 时间（分钟） | 温度（摄氏度） | 气体流量（SLPM） |
| 00：预热 | N/A | 430 | N2：6 |
| 01：移入 | 20 | 430 | N2：9 |
| 02：持续 | 10 | 430 | N2：9 |
| 03：调整 | 30 | 430 | N2：9，H2：0.9 |
| 04：移出 | 10 | 430 | N2：9 |
其中步骤00预热的时间以能升至所需温度为准。通过调整步骤03的时间，就能够精确地控制集电极反向击穿电压降低的值。
图1是一实施例中调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法的流程图，包括下列步骤：
S110，使双结型晶体管的铝和硅形成合金。
使双结型晶体管表面的金属引线（铝）和硅形成合金（铝硅）。
S120，双结型晶体管的BVCEO测试。
合金化后进行合金电参数测试，包括测试BJT的BVCEO值。若步骤S130中判断测试得到的BVCEO值大于预期值（即产品不合格），则执行步骤S140，否则直接执行步骤S150。
S140，在氢气气氛中对双极结型晶体管进行退火。
具体的退火步骤在上文中已进行说明。退火完成后执行步骤S150。
S150，在合金表面淀积氮化硅。
淀积氮化硅作为钝化层。
图1所示实施例主要说明了双极结型晶体管集电极反向击穿电压的调整应该于BJT制造步骤中的哪一个环节进行。
上述调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，在退火程序稳定的前提下，BVCEO变化值稳定、波动小，能够对BVCEO进行精确控制。工艺流程简单、适用于大规模量产，相对于传统的控制办法，不需要提供昂贵且效率低的半导体生产及测试设备，对于已经出现的BVCEO与预期的偏差，能够重新进行调整，避免产品报废。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，包括检测双极结型晶体管的集电极反向击穿电压是否大于预期值的步骤，以及在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火，以降低集电极反向击穿电压的步骤，退火温度为425～435℃。
2.根据权利要求1所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤之前，包括使双极结型晶体管的铝和硅形成合金的步骤。
3.根据权利要求2所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤之后，包括在所述合金表面淀积氮化硅的步骤。
4.根据权利要求3所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述退火温度为430℃。
5.根据权利要求1所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述在氢气气氛中对集电极反向击穿电压大于预期值的双极结型晶体管进行退火的步骤，包括预热及双极结型晶体管移入阶段、集电极反向击穿电压调整阶段、双极结型晶体管移出阶段，所述预热及双极结型晶体管移入阶段和双极结型晶体管移出阶段需要通入保护气体。
6.根据权利要求5所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述集电极反向击穿电压调整阶段需要通入氢气及所述保护气体，流量分别为：氢气0.9标准公升每分钟±1％，保护气体9标准公升每分钟±1％。
7.根据权利要求6所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述集电极反向击穿电压调整阶段的持续时间根据需要降低的集电极反向击穿电压值确定，每10伏特30分钟。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的调整双极结型晶体管集电极反向击穿电压的方法，其特征在于，所述保护气体为氮气。
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