CN113223953B - 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 - Google Patents
一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113223953B CN113223953B CN202110348517.XA CN202110348517A CN113223953B CN 113223953 B CN113223953 B CN 113223953B CN 202110348517 A CN202110348517 A CN 202110348517A CN 113223953 B CN113223953 B CN 113223953B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diffusion
- platinum
- silicon wafer
- boron
- phosphorus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 46
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 275
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 230
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 142
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 128
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 128
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 128
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 101
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 93
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 93
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 78
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 12
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 97
- -1 platinum ion Chemical class 0.000 description 18
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 2
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010029803 Nosocomial infection Diseases 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- GVVPGTZRZFNKDS-JXMROGBWSA-N geranyl diphosphate Chemical compound CC(C)=CCC\C(C)=C\CO[P@](O)(=O)OP(O)(O)=O GVVPGTZRZFNKDS-JXMROGBWSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6609—Diodes
- H01L29/66136—PN junction diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
- H01L21/3046—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting using blasting, e.g. sand-blasting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/8613—Mesa PN junction diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
本申请公开了一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片，所述制造方法包括步骤：使用磷源对硅片进行磷扩散，以在所述硅片的至少一面形成磷扩散结构层；去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层；使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层；对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面；使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散，以在所述第一抛光面上形成铂扩散结构层；采用经过所述铂扩散后的硅片制备得到快恢复芯片；通过在铂扩散前形成抛光面，使得铂扩散更加均匀，防止铂分布不均匀破坏硅片的原来结构，同时提高芯片的恢复特性。
Description
技术领域
本发明涉及的是半导体电子元器件制造技术领域，尤其是涉及一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片。
背景技术
现代电力电子电路中的主回路不论是采用换流关断的晶闸管，还是采用有自关断能力的新型电力电子器件，都需要一个与之并联的功率快恢复二极管，以通过负载中的无功电流，减小主开关器件电容的充电时间，同时抑制因负载电流瞬时反向时由寄生电感感应产生的高电压。近几年来，随着功率半导体器件制造技术的不断进步，电力电子电路中的主开关器件垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管、IGBT等新型功率半导体器件的设计与制造取得了巨大的进步，频率性能不断提高，这对与之配套使用的功率快恢复二极管提出了更高的要求。所以，该二极管必须具有短的反向恢复时间和极佳的综合性能。具有P-i-N结构的快恢复二极管以高耐压和高开关速度成为高压领域应用的首选器件。
半导体芯片的生产工艺需要在硼扩后、GPP生产前进行铂扩处理，对配置好的铂源需要进行搅拌、涂匀，然后将芯片装舟、进炉、出炉、冷却，因现有工艺中的芯片在铂扩散时，常常出现扩散不均匀的现象，影响产品的恢复特性。
发明内容
本申请的目的是提供一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片，能够改善铂在硅片中的分散均匀度，从而提高芯片的恢复特性。
本申请公开了一种快恢复芯片的制造方法，包括步骤：
使用磷源对硅片进行磷扩散，以在所述硅片的至少一面形成磷扩散结构层；
去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层；
使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层；
对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面；
使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散；
采用经过所述铂扩散后的硅片制备得到快恢复芯片。
可选的，在所述对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面的步骤中，抛光后的所述硅片的厚度比未抛光前的所述硅片的厚度小3-5微米。
可选的，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，所述铂源为液态铂源，所述液态铂源均匀涂布在所述第一抛光面上以进行铂扩散。
可选的，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，所述铂扩散的温度为在800-950℃。
可选的，在所述去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层的步骤中，通过喷砂处理，以去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层。
可选的，在所述使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层的步骤前，所述方法还包括：
对所述硅片去除所述磷扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第二抛光面；
在所述使用硼源对所述硅片进行硼扩散的步骤中，在所述第二抛光面涂覆液态硼源，以对所述硅片进行硼扩散。
可选的，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，以每分钟5-7升的速率通入氮气。
可选的，在所述对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面的步骤中，对抛光后的所述硅片进行清洗。
本申请还公开了一种快恢复芯片，包括磷区、基区和硼区，所述磷区为所述快恢复芯片的阴极；所述基区设置在所述磷区上；所述硼区设置在所述基区上，为所述快恢复芯片的阳极；其中，在所述硼区远离所述基区的一面形成有抛光面，所述快恢复芯片包括铂原子，所述铂原子均匀分布所述磷区、基区和硼区内。
本申请还公开了一种快恢复芯片的制造设备，包括多个不同的扩散装置和抛光装置；所述多个不同的扩散装置，分别实现硅片的磷扩散、硼扩散以及铂扩散；所述抛光装置，用于将进行硼扩散后的硅片进行抛光；其中，所述快恢复芯片的制造设备使用上任一所述的快恢复芯片的制造方法以制得所述快恢复芯片。
本申请在铂扩散前，先对已经进行磷扩散和硼扩散的硅片进行抛光，由于抛光面光滑，在进行铂扩散时，铂可以均匀地扩散到硅片内，防止铂扩散不均匀而破坏硅片内其他结构，同时铂具有极好的导通速度，从而提高了所述快恢复芯片的恢复特性。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请的一实施例提供的快恢复芯片的制造方法的流程示意图；
图2是本申请的一实施例提供的快恢复芯片的截面示意图；
图3是本申请的一实施例提供的快恢复芯片的制造设备的结构示意图。
其中，100、快恢复芯片；110、第一抛光面；120、硼区；130、基区；140、磷区；200、制造设备；210、扩散装置；211、磷扩散装置；212、硼扩散装置；213、铂扩散装置；220、抛光装置。
具体实施方式
需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/ 或其组合。
另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明，需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，作为本申请的一实施例，公开了一种快恢复芯片的制造方法，包括步骤：
S1：使用磷源对硅片进行磷扩散，以在所述硅片的至少一面形成磷扩散结构层；
S2：去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层；
S3：使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层；
S4：对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面；
S5：使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散；
S6：采用经过所述铂扩散后的硅片制备得到快恢复芯片。
在铂扩散前，对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，使得待进行铂扩散的一面更加光滑，如此在铂扩散时，由于抛光后形成的第一抛光面表面光滑使得铂扩散的时候能够均匀的进行扩散，从而使得铂原子均匀分布至快恢复芯片内，防止分布不均造成快恢复芯片内的其他结构的破坏，同时由于铂具有良好的导电性能，铂均匀分布使得快恢复芯片具有更好的恢复特性。
下面以200V SF50mil产品为例，测量未抛光和抛光的的恢复特性，其中TRR是二极管的反向恢复时间，二极管在正向导通到反向阻断过程中，会反向流过电流，内部载流子复合需要的时间就是TRR， TRR值一般参考标准在30-35，且在标准范围内越集中代表恢复特性越好，即离散性小回复特性高，进行抛光后，TRR值明显优于未抛光的TRR值，具体参考下表一：
| 以200V SF50mil产品为例 | TRR |
| 正常研磨片(未抛光) | 29-35 |
| 实验抛光片(抛光) | 30-32 |
表一
具体地，在步骤S1中，磷源是指用于作为扩散源的磷材料，使用磷源对硅片进行磷扩散，具体可以为：将磷源和硅片放入扩散炉中进行扩散反应。通常磷材料选用的是磷纸源，两个硅片之间加一片磷纸源，磷纸源中的磷向上下两个硅片进行扩散，对硅片进行磷扩散后，每个硅片中与磷纸源相接触的一个面形成磷扩散结构层。其中，磷扩散结构层是指具有磷扩散结的一层结构，在磷扩散前和磷扩散后硅片的厚度保持原始的硅片厚度，所述原始的硅片的厚度范围为 245-255um。
在一些实施例中，在步骤S1之前，该方法还可以包括：对硅片表面进行去污处理。去污处理例如可以为：将硅片进行浸酸清洗，以去除硅片表面脏污、氧化层等。
在步骤S2中，去除硅片的其中一面的磷扩散结构层，具体可以为：通过喷砂处理的方式，去除硅片的其中一面的磷扩散结构层，并控制硅片厚度在235-245微米，其中在所述硅片在喷砂前的厚度为 245-255、喷砂可以减少10微米左右的厚度，防止硅片厚度太厚而影响后续铂离子扩散的效果，另外通过喷砂去除磷扩散结构层中的磷扩散结和磷扩散源后以进行下一步骤，防止磷扩散结影响抛光，以及残留的磷扩散源造成对硼结的结深和厚度变化。
在步骤S3中，硼源是指用于作为扩散源的硼材料，硼源可以为液态硼源。使用硼源对硅片进行硼扩散，具体可以为：将液态硼源涂覆在硅片去除磷扩散结构层的一面，并放入扩散炉中进行扩散反应。在对硅片进行硼扩散后，在硅片去除磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层。其中，硼扩散结构层是指在硅片上扩散形成有硼扩散结的一层结构，与磷扩散层结构相邻。
在一些实施例中，在步骤S3前，该方法还可以包括：对所述硅片去除所述磷扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第二抛光面。即在硼扩散前对硅片去除磷扩散结构层的一面进行抛光处理。则步骤 S3具体可以为：在第二抛光面涂覆液态硼源，对所述硅片进行硼扩散，以在第二抛光面形成硼扩散结构层。通过形成第二抛光面，使得硼源在硅片上的分布更加均匀，从而硼扩散也更加均匀，提高产品的良率。当然，在一些其他实施例中，在步骤S1之前也可以对硅片进行抛光处理，在保证不损害硅片的前提下进行抛光，可以使得硅片与磷接触的的一面更加光滑，使得磷扩散更加均匀。
在步骤S4中，对硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面。其中，对抛光后的硅片进行清洗，通过清洗去除抛光后表面的残留物，可以使得第一抛光面更加干净光滑，以免影响第一抛光面的表面光滑度，另外，需要说明的是，在本实施例中，抛光后的硅片的厚度相对于未抛光前的硅片厚度减小3-5微米，若抛光减薄的厚度小于3微米或者大于5微米，都无法达到标准；例如若减薄厚度太大，会造成铂离子直接扩散穿硅片，使得整个硅片完全报废。抛光厚度以X表示，控制抛光厚度可以使恢复特性进一步提高，具体参考下表二：
表二
在步骤S5中，铂源为液态铂源，使用铂源在第一抛光面进行铂扩散，具体包括：将液态铂源均匀涂布在所述第一抛光面上以进行铂扩散，可以更加均匀的涂布至抛光面，且涂布均匀后可以使得铂扩散时也更加均匀。其中，铂扩散的扩散温度控制在800-950℃，若温度太高会导致硼结更深，影响硅片整体的结构，若温度太低会导致表面浓度变换从而影响TRR值的变化，从而影响恢复特性。
在步骤S5中，还可以包括：在铂扩散时通入氮气，且通入氮气的速率为5-7L/min，氮气为纯氮气，以防止其他气体进入影响扩散的均匀度。
在步骤S6中，采用经过铂扩散后的硅片制备得到快恢复芯片，具体可以为：对经过铂扩散后的硅片进行蚀刻、烧结、镀膜等处理，以制备得到快恢复芯片。其中，采用经过所述铂扩散后的硅片制备得到的快恢复芯片例如可以为快恢复二极管等。
在本实施例中，通过对用于进行铂扩散的表面进行抛光处理，再涂覆液态铂源，可以使得液态铂源能够更均匀地分布在用于进行铂扩散的表面，如此扩散的时候可以更加均匀。但鉴于抛光成本太高，一般不会过量使用，通过研究表明铂扩散不均对硅片的内部结构存在较大影响，不均匀时会破坏内部结构，故在铂扩散前，进行抛光处理，以防止铂扩散不均造成硅片内部结构的破坏，同时在铂扩散均匀后对快恢复二极管的恢复特性具有突出的效果。
在一些其他实施例中，在步骤S5中，铂源还可以为铂离子，使用铂源在第一抛光面进行铂扩散，具体还可以包括：将铂离子注入到第一抛光面上以进行铂扩散。在第一抛光面进行铂离子注入，以使得在进行铂扩散时，铂可以更均匀的扩散到硅片内。其中，可以在一预设的温度范围内进行铂扩散，使得铂离子均匀扩散至硅片各个区域，防止铂离子扩散不均匀破坏硅片内其他结构，同时铂具有极好的导通速度，在防止铂分布不均匀破坏硅片的原来结构，同时还能提高芯片的恢复特性。
一般的，所述铂离子的注入剂量为2e15cm2至4e15cm2，所述铂离子的注入能量为50KeV至70KeV，铂离子注入的深度在2-4微米，严控控制深度，防止注入过深造成铂离子扩穿硅片，具体的离子注入深度对快恢复芯片的恢复特性参考下表三，其中H为铂离子注入深度：
表三
在本实施例中，通过对用于进行铂扩散的表面进行抛光处理，再进行铂离子注入，可以使得铂离子能够更均匀地注入到用于进行铂扩散的表面，如此扩散的时候可以更加均匀。
作为本申请的另一实施例，公开了一种快恢复芯片的制造方法，包括步骤：
(1)对原硅片表面处理，将原硅片浸入氢氟酸进行酸清洗；
(2)将处理后的硅片与磷纸源叠放在一起，排列好后将硅片与磷纸源一起放在扩散炉中，进行磷扩散；
(3)将磷扩散出炉的硅片放入氢氟酸中进行分片处理并清洗处理；
(4)磷分片后的硅片进行喷砂处理，去除磷扩散结，控制硅片厚度在235-245um；
(5)喷砂后材料进行清洗，然后进行硼扩散，将液态硼源涂在喷砂去除面，进行扩散成硼结；
(6)硼扩后材料进行硼区面的表面抛光处理，抛光减薄约在 3-5um，抛光后进行清洗。
(7)将抛光后硅片进行涂液态铂源，将铂源均匀的涂在抛光面，涂完后进行铂扩散，温度控制在800-950℃。
(8)铂扩后硅片通过清洗，涂光刻胶、曝光、显影后，利用混酸，温度控制在在-5—1℃，进行蚀刻形成沟槽。
(9)开沟后芯片进行RCA清洗，然后作业LPCVD，在表面形成SIPOS膜(半绝缘多晶硅膜)。
(10)SIPOS后涂光阻玻璃，经过曝光显影后进行玻璃烧结。
(11)玻璃烧结后作业LTO(低温氧化)，长二氧化硅膜。
(12)将步骤11后的芯片通过涂胶、曝光、显影将台面氧化层去掉。
(13)步骤12的芯片进行一次镀镍，进行烧结，再进行二次镀镍然后镀金处理。
(14)镀金后芯片利用激光切割机切割成单个晶粒。
(15)将晶粒进行清洗然后包装。
其中，在步骤(1)中主要将原硅片表面脏污、氧化层等去除，在步骤(2)中，磷扩散时，温度范围1150-1250℃，按照1:4的比例通入氧气2.5LPM氮气10LPM，大约12-17H；硼扩时，即在步骤(5) 时，温度范围在1200～1300℃范围内，按照4:1的比例通入氧气12LPM 氮气3LPM；硼扩后增加表面抛光处理，这样作用在于，表面更加平整，涂铂过程中可以使铂源更加均匀的平铺的抛光面，最终整个硅片 TRR值更加均匀，离散性小。
步骤(7)中，所述铂材料为液态铂源，所述液态铂源均匀涂布在所述抛光面上以进行铂扩散，需用液态铂源进行扩散，可以更加均匀的涂布至抛光面，且涂布均匀后可以使得铂扩散时也更加均匀；而且步骤(7)中的扩散温度控制在800-950℃，铂扩散时对于温度要求是比较高的，若温度太高会导致硼结更深，影响硅片整体的结构，若温度太低会导致表面浓度变换从而影响TRR值的变化，从而影响恢复特性。
在步骤(8)中，混酸包括比例为9：9：12：7的硝酸、氢氟酸、醋酸和硫酸。
作为本申请的另一实施例，公开了一种快恢复芯片的制造方法，包括步骤：
(1)对原硅片表面处理，将原硅片浸入氢氟酸进行酸清洗；
(2)将处理后的硅片与磷纸源叠放在一起，排列好后将硅片与磷纸源一起放在扩散炉中，进行磷扩散；
(3)将磷扩散出炉的硅片放入氢氟酸中进行分片处理并清洗处理；
(4)磷分片后的硅片进行喷砂处理，去除磷扩散结，控制硅片厚度在235-245um；
(5)喷砂后材料进行清洗，加入镓材料，进行镓扩散；
(6)加入硼材料，然后进行硼扩散，将液态硼源涂在喷砂去除面，进行扩散成硼结；
(7)硼扩后材料进行硼区面的表面抛光处理，抛光减薄约在 3-5um，抛光后进行清洗。
(8)将抛光后硅片进行涂铂离子注入，注入铂离子的深度在2-4 微米，铂离子注入后进行铂深扩散，温度控制在800-950℃。
(9)铂扩后硅片通过清洗，涂光刻胶、曝光、显影后，利用混酸，温度控制在在-5—1℃，进行蚀刻形成沟槽。
(10)开沟后芯片进行RCA清洗，然后作业LPCVD，在表面形成 SIPOS膜(半绝缘多晶硅膜)。
(11)SIPOS后涂光阻玻璃，经过曝光显影后进行玻璃烧结。
(12)玻璃烧结后作业LTO(低温氧化)，长二氧化硅膜。
(13)将步骤11后的芯片通过涂胶、曝光、显影将台面氧化层去掉。
(14)步骤12的芯片进行一次镀镍，进行烧结，再进行二次镀镍然后镀金处理。
(15)镀金后芯片利用激光切割机切割成单个晶粒。
(16)将晶粒进行清洗然后包装。
其中，在镓扩前或者硼扩前都可以进行抛光处理，以使得扩散更加均匀；铂深扩散是指在离子注入后，使得铂离子可以往所述硅片更深的位置进行扩散，以使得所述硅片的各个区域都能均匀分布所述铂原子。
在上述所有的实施例中，镓扩散和硼扩散也可以同步进行，在同一个扩散炉中同时加入镓材料和硼材料，如此也可以节约制造方法的时间，提高生产效率，且同时进行扩散也可以使得PN结形成的更加平缓。
如图2所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种快恢复芯片 100，快恢复芯片包括SF芯片，包括磷区140、基区130和硼区120，所述磷区140为所述快恢复芯片的阴极；所述基区130设置在所述磷区上；所述硼区120设置在所述基区上，为所述快恢复芯片的阳极；其中，在所述硼区远离所述基区的一面形成有第一抛光面110，所述快恢复芯片包括铂原子，所述铂原子从抛光面扩散后均匀分布在所述磷区、基区和硼区内。
第一抛光面在铂扩散前形成，以使得铂扩散时可以更加均匀的进行扩散至硅片的内部，使得TRR值更加均匀，以得到恢复特性佳的快恢复芯片。
在第一抛光面上还形成有铂离子注入区，注入铂离子的深度在 2-4微米，铂离子注入后进行铂深扩散，进一步增加铂扩散的均匀性。
如图3所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种快恢复芯片的制造设备200，包括多个不同的扩散装置210和抛光装置220；多个不同的扩散装置210分别实现硅片的磷扩散、硼扩散以及铂扩散；所述抛光装置，用于将进行硼扩散后的硅片进行抛光；其中，所述快恢复芯片的制造设备使用上述任一实施例中的制造方法以制得所述快恢复芯片。
磷扩散、硼扩散和铂扩散都在不同的扩散炉中进行，每一种扩散在独立的扩散炉中进行，以防止相互之间的污染，特别注意的是磷扩的时候有硼源在里面出来的产品就作废了，故扩散不能在同一个扩散炉中进行，多个扩散装置210分别为用于磷扩散的磷扩散装置211，用于硼扩散的硼扩散装置212以及用于铂扩散的铂扩散装置213，各个扩散装置独立，防止共用一个扩散装置造成交叉污染，影响产品生产良率。
所述制造设备还包括离子注入机，所述离子注入机在硼扩后，在表面为硼结的硅片进行铂离子注入，进行铂扩散。
进一步的，所述快恢复芯片的制造设备还包括实现镓扩散的扩散装置，上述磷扩散、镓扩散、硼扩散和铂扩散都在不同的扩散炉中进行，每一种扩散在独立的扩散炉中进行，以防止相互之间的污染，特别注意的是磷扩的时候有硼源在里面出来的产品就作废了，故扩散不能在同一个扩散炉中进行。
镓扩散的镓扩散装置与上述的各个扩散装置独立，防止共用一个扩散装置造成交叉污染，影响产品生产良率，一般的，硼扩散前先进行镓扩，形成的结远比直接硼扩散形成的结深平缓，改善了现有的快恢复二极管产品的电压离散性以及浪涌能力，同时改善快恢复二极管的压降特性。
当然其中镓扩散和硼扩散可以在一个扩散炉中进行，相互之间不会交叉感染。
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种快恢复芯片的制造方法，其特征在于，包括步骤：
使用磷源对硅片进行磷扩散，以在所述硅片的至少一面形成磷扩散结构层；
去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层；
使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层；
对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面；
使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散，从而使得铂原子均匀的分布在所述硅片内；
采用经过所述铂扩散后的硅片制备得到快恢复芯片；
其中，经过抛光处理后的所述硅片的厚度比抛光前的所述硅片的厚度小3-5微米。
2.如权利要求1所述的一种快恢复芯片的制造方法，其特征在于，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，所述铂源为液态铂源，所述液态铂源均匀涂布在所述第一抛光面上以进行铂扩散。
3.如权利要求2所述的快恢复芯片的制造方法，其特征在于，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，所述铂扩散的温度为在800-950℃。
4.如权利要求1所述的快恢复芯片的制造方法，其特征在于，在所述去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层的步骤中，通过喷砂处理，以去除所述硅片的其中一面的所述磷扩散结构层。
5.如权利要求1所述的快恢复芯片的制造方法，其特征在于，
在所述使用硼源对所述硅片进行硼扩散，以在所述硅片去除所述磷扩散结构层的一面形成硼扩散结构层的步骤前，所述方法还包括：
对所述硅片去除所述磷扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第二抛光面；
在所述使用硼源对所述硅片进行硼扩散的步骤中，在所述第二抛光面涂覆液态硼源，以对所述硅片进行硼扩散。
6.如权利要求1所述的快恢复芯片的制造方法，其特征在于，在所述使用铂源在所述第一抛光面进行铂扩散的步骤中，以每分钟5-7升的速率通入氮气。
7.如权利要求1-6任一项所述的快恢复芯片的制造方法，其特征在于，在所述对所述硼扩散结构层的表面进行抛光处理，以形成第一抛光面的步骤中，对抛光后的所述硅片进行清洗。
8.一种快恢复芯片，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的快恢复芯片的制造方法制得，所述快恢复芯片包括：
磷区，为所述快恢复芯片的阴极；
基区，设置在所述磷区上；
硼区，设置在所述基区上，为所述快恢复芯片的阳极；
其中，在所述硼区远离所述基区的一面形成有抛光面，所述快恢复芯片包括铂原子，所述铂原子均匀分布所述磷区、基区和硼区内。
9.一种快恢复芯片的制造设备，其特征在于，包括：
多个不同的扩散装置，分别实现硅片的磷扩散、硼扩散以及铂扩散；
抛光装置，用于将进行硼扩散后的硅片进行抛光；
其中，所述快恢复芯片的制造设备使用所述权利要求1至7任意一项所述的快恢复芯片的制造方法以制得所述快恢复芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110348517.XA CN113223953B (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110348517.XA CN113223953B (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113223953A CN113223953A (zh) | 2021-08-06 |
| CN113223953B true CN113223953B (zh) | 2022-09-27 |
Family
ID=77086051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110348517.XA Active CN113223953B (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113223953B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101866854A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-10-20 | 襄樊三瑞达电力半导体有限公司 | 超快软恢复二极管芯片的生产方法 |
| CN102110605A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 北大方正集团有限公司 | 绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法及装置 |
| CN105977154A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-28 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种基于扩散工艺具有双缓冲层快恢复二极管芯片制造方法 |
| CN105977155A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-09-28 | 扬州虹扬科技发展有限公司 | 一种快恢复型芯片的制作工艺 |
| CN109638083A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 捷捷半导体有限公司 | 一种快恢复二极管及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL268503A (zh) * | 1960-12-09 | |||
| IT1244119B (it) * | 1990-11-29 | 1994-07-05 | Cons Ric Microelettronica | Processo di introduzione e diffusione di ioni di platino in una fetta di silicio |
| JP5061407B2 (ja) * | 2001-01-31 | 2012-10-31 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN102087976B (zh) * | 2010-12-10 | 2012-07-04 | 天津中环半导体股份有限公司 | 一种快恢复二极管frd芯片及其生产工艺 |
| CN102569044B (zh) * | 2011-12-24 | 2014-07-30 | 常州星海电子有限公司 | 二极管sf芯片的制造方法 |
| CN105355707A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-02-24 | 广东爱康太阳能科技有限公司 | 一种高效晶硅太阳能电池及其制备方法 |
| CN105355552B (zh) * | 2015-11-03 | 2018-05-29 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种快恢复二极管的制备方法 |
| CN105914255A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-31 | 中利腾晖光伏科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
| CN105742411B (zh) * | 2016-04-19 | 2017-07-04 | 中利腾晖光伏科技有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
| CN108074999A (zh) * | 2016-11-16 | 2018-05-25 | 镇江大全太阳能有限公司 | 一种选择性发射极黑硅电池及其制作方法 |
| CN106876438B (zh) * | 2017-01-24 | 2023-08-08 | 杭州士兰集成电路有限公司 | 快恢复二极管及其制造方法 |
| CN111668100B (zh) * | 2020-06-16 | 2023-09-12 | 捷捷半导体有限公司 | 一种快恢复二极管及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-03-31 CN CN202110348517.XA patent/CN113223953B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102110605A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 北大方正集团有限公司 | 绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法及装置 |
| CN101866854A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-10-20 | 襄樊三瑞达电力半导体有限公司 | 超快软恢复二极管芯片的生产方法 |
| CN105977154A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-28 | 北京时代民芯科技有限公司 | 一种基于扩散工艺具有双缓冲层快恢复二极管芯片制造方法 |
| CN105977155A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-09-28 | 扬州虹扬科技发展有限公司 | 一种快恢复型芯片的制作工艺 |
| CN109638083A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 捷捷半导体有限公司 | 一种快恢复二极管及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113223953A (zh) | 2021-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20020084685A (ko) | 순방향 및 역방향 차단 장치 및 그 제조 방법 | |
| US10770340B2 (en) | Isolation structure and manufacturing method thereof for high-voltage device in a high-voltage BCD process | |
| US7534666B2 (en) | High voltage non punch through IGBT for switch mode power supplies | |
| CN102479807A (zh) | 碳化硅半导体装置及其制造方法 | |
| JP7193267B2 (ja) | Ｃｚ半導体ボディを含む半導体装置およびｃｚ半導体ボディを含む半導体装置を製造する方法 | |
| US10847658B2 (en) | Fast recovery inverse diode | |
| US10249499B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device comprising a thin semiconductor wafer | |
| JP2013110331A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN113223953B (zh) | 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 | |
| CN111933686B (zh) | 一种功率半导体器件及其制作方法 | |
| CN113223944B (zh) | 一种快恢复芯片的制造方法、制造设备和快恢复芯片 | |
| CN113178385B (zh) | 一种芯片的制造方法、制造设备和芯片 | |
| US9385210B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device using a gettering layer | |
| EP0681326B1 (en) | Semi-conductor device and method of manufacturing the same | |
| US20170294527A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN211789033U (zh) | 一种快恢复二极管器件结构 | |
| CN113178388B (zh) | 耐高压芯片的制造方法和耐高压芯片 | |
| CN117524870B (zh) | 一种晶圆加工方法及晶圆 | |
| EP0774167B1 (en) | A power semiconductor device | |
| CN115763572B (zh) | 一种软快恢复二极管及其制备方法 | |
| CN116779666B (zh) | 一种带esd结构的igbt芯片及其制作方法 | |
| KR101916936B1 (ko) | 전력 반도체 소자의 제조방법 | |
| US20240258099A1 (en) | Method of glass deposition for semiconductor device fabrication | |
| EP4258362A1 (en) | Manufacturing process of a vertical-channel semiconductor device and vertical-channel semiconductor device | |
| KR100366347B1 (ko) | 이온 샤워 도핑 장치를 이용한 태양전지 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |