[其他]制造快速晶閘管的擴金新工藝

無效

• 申請號: 86102417
• 申請日: 1986-04-10
• 公開（公告）號: CN86102417A
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發明（設計）人: 卞抗
• 申請（專利權）人: 機械工業部西安整流器研究所
• 主分類號: H01L21/22
• 分類號: H01L21/22
• 代理公司: 西安電力機械制造公司專利事務所
• 代理人: 黃志堅

該新工藝應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高濃度的磷層，從而使快速晶閘管的長基區中形成一個陽極側金濃度高，而陰極側金濃度低的分布。該工藝是通過調節擴金的溫度和時間來協調快速晶閘管的關斷時間和通態壓降。這樣不能很好地協調關斷時間和通態壓降。為了克服上述工藝之不足，我們通過反復的試驗，研究出一種制造快速晶閘管的擴金新工藝，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，其對金不起吸收作用;而硼的濃度高，對金起吸收作用，從而使快速晶閘管長基區中的金分布為：陰極面金濃度高，陽極面金濃度低。這種金分布能夠很好地協調快速晶閘管的關斷時間，阻斷電壓和通態壓降。使用該新工藝制造的快速晶閘管，其正反向阻斷電壓達2000V。通態平均電流200A時，通態峰值壓降2.5V，關斷時間不大于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，往往造成晶閘管J₃結兩側濃度搭配不合理而使J₃結壓降大，這樣使元件總的通態壓降增加。現在低濃度磷層分兩步形成，第一步擴一定濃度的磷層，從而使J₃結兩側濃度搭配合理，J₃結的結壓降低而不影響元件總的通態壓降;第二步通過腐蝕磷層的表面，使磷濃度降到所需要的值，使其對金不起吸收作用，最終獲得陰極側金濃度高，而陽極側金濃度低的分布。

該新工藝的具體實施方法是：

1、通過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（800mL/S）→濕0₂二小時，（400mL/S水溫～95℃）→干O₂一小時→濕O₂二小時→干O₂一小時→關爐。

2、用光刻在陰極面形成擴磷前所需的圖形。

3、在陰極面形成一個磷層。

（1）用POCL₃攜帶氣體擴散，0₂流量1000mL/S，N₂流量500mL/S，N₂通過POCL₃源，通源時間為30分鐘左右，預沉積溫度為1230℃。

（2）擴磷時只預沉積一層磷層，整個磷層在隨后的二次氧化和擴硼過程中最后完成推進。最終磷層參數薄層電阻0.45～0.6mV/□（在電流4.53mA時），結深20～22μm。

4、二次氧化，生成7條氧化層、方法與前述1相同。

5、去陽極面的氧化層，并在陽極面擴硼。

（1）用B₂O₃飽和溶液，涂層開管擴散，擴散時間由要求的擴磷結深而定。

（2）擴硼參數：薄層電阻0.4～0.6mV/□（在4.53mA時測）結深不大于20μm。

6、用HF泡去陰極面之氧化層、用電解去除陽極面之硼硅玻璃。

7、用黑膠或其他方法保護陽極面，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金前硅片的陽極面形成了一個低濃度的磷層，而在其陽極面形成一個高濃度的硼層。然后根據需制造的管子的參數進行擴金。比如：2000V管子在810℃下擴金8分鐘，以后的步驟同生產晶閘管的工藝類似，這樣即能獲得關斷時間、阻斷電壓和通態壓降協調很好的快速晶閘管。