技术领域
[0001] 本
发明涉及二极管制作技术领域，尤其一种高压快恢复
整流二极管的制作方法背景技术
[0002] 整流二极管是一种用于将交流电转变为直流电的
半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向
导电性。在
电路中，
电流只能从二极管的正极流入，负极流出。通常它包含一个
PN结，有正极和负极两个
端子。P区的载流子是空穴，N区的载流子是
电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加
电压使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降,称为正向导通状态。若加相反的电压，使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流，称为反向阻断状态。
[0003] 对于整流二极管而言，反向
击穿电压越大越好。但是反向击穿电压的增大会带来正向压降的增大，正向压降的增大会带来功率的损耗，并且产生的热应
力对产品可靠性带来影响，所以正向压降越小越好。在高频线路中，对整流二极管反向恢复时间的要求也十分严格，若产品不能达到要求的反向恢复时间，在高频线路中，产品将失去整流作用。并且，产品反向恢复时间的减小也会导致正向压降的增大。现有的整流二极管产品在1500V～2000V反向工作电压、100ns以下反向恢复时间、3V以下正向压降的参数条件下，不能很好兼容。
发明内容
[0004] 为了解决
现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种高压快恢复整流二极管的制作方法。
[0005] 具体是通过以下技术方案得以实现的：
[0006] 一种高压快恢复整流二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)采用90～95Ω·cm的N型单晶
硅片先进行磷扩散，磷扩散方式为携带源扩散一次，扩散时间2.5h、扩散
温度1180℃；涂源扩散1次、扩散时间15～18h，温度1280℃；携带源扩散一次，扩散时间2.5h，温度1180℃，形成N+NN+的
硅片，使得N+层达到50～55μm；
[0008] (2)磷扩散后将硅片进行磨片处理，除去一面N+层，形成N+N层，硅片厚度225～235um；
[0009] (3)磨片后，将硅片进行
硼扩散处理，扩散时间16～20h，温度1250℃，扩散后形成P+NN+的芯片结构，使得P+层达到50～55μm，硼扩散后将芯片进行
喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃；
[0010] (4)通过
电子束蒸发在PN结的P面和N面制备
铝的金属
薄膜层，再通过超声切割将
镀有金属薄膜层的
单晶硅片切成截面为柱形
台面的管芯；
[0011] (5)采用
清洗剂对切割好的台面管芯进行
腐蚀清洗8～15min，腐蚀完成后的管芯用丙
酮进行
超声波清洗24～30min，再用酒精进行
超声波清洗10～20min，脱
水、烘干；
[0012] (6)通过高温
烧结将
电极与金属引线烧焊成一个完整的电极引线，将电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放在
石墨模具中，再将石墨模具放入
真空烧结炉中，
对电极引线和管芯进行
熔焊键和；
[0013] (7)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中，使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀两次，第一次60s，第二次30s，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0014] (8)酸腐蚀后的二极管放入温度为50℃的
钝化液中钝化2～3min；
[0015] (9)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度在800目以上的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中成型3～4h，即得。
[0016] 所述的硼扩散处理，其扩散硼源是硼
酸溶液与
硝酸铝溶液混合的硼铝扩散源，溶液体积比为3:1，并在混合后超声2h。
[0017] 所述的硼酸溶液是由硼酸和无水
乙醇混合而成，配比为1g：10ml，并在混合后加热15min，直至硼酸完全溶解。
[0018] 所述的硝酸铝溶液是由硝酸铝和无水乙醇混合而成，配比为1g：10ml，并在混合后搅拌，直至硝酸铝完全溶解。
[0019] 本发明的有益效果在于：本发明采用合适的单晶硅片，通过设计、测试管芯厚度与结深，以及采用硼酸和硝酸铝配比的硼铝扩散源，从而制备出在反向工作电压、反向恢复时间、正向压降三个参数都具有良好兼容性的高压快恢复整流二极管。此方法制备的高压快恢复整流二极管，杂质扩散浓度曲线平缓，可以满足反向工作电压1500V以上、反向恢复时间100ns以下、正向压降3V以下的工作要求。
具体实施方式
[0020] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0022] 一种高压快恢复整流二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0023] (1)采用90Ω·cm的N型单晶硅片先进行磷扩散，磷扩散方式为携带源扩散一次，扩散时间2.5h、扩散温度1180℃；涂源扩散1次、扩散时间15h，温度1280℃；携带源扩散一次，扩散时间2.5h，温度1180℃，形成N+NN+的硅片，使得N+层达到50μm；
[0024] (2)磷扩散后将硅片进行磨片处理，除去一面N+层，形成N+N层，硅片厚度225um；
[0025] (3)磨片后，将硅片进行硼扩散处理，其扩散硼源是硼酸溶液与硝酸铝溶液
混合液，体积比为3:1，超声2h，硼酸溶液由硼酸和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，加热15min，硝酸铝溶液由硝酸铝和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，扩散时间10h，温度1250℃，扩散后形成P+NN+的芯片结构，使得P+层达到50μm，硼扩散后将芯片进行喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃；
[0026] (4)通过
电子束蒸发在PN结的P面和N面制备铝的金属薄膜层，再通过超声切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片切成截面为柱形台面的管芯；
[0027] (5)采用清洗剂对切割好的台面管芯进行腐蚀清洗8min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗24min，再用酒精进行超声波清洗10min，脱水、烘干；
[0028] (6)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个完整的电极引线，将电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放在石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中，对电极引线和管芯进行熔焊键和；
[0029] (7)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中，使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀两次，第一次60s，第二次30s，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0030] (8)酸腐蚀后的二极管放入温度为50℃的钝化液中钝化2min；
[0031] (9)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度为800目的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中成型3h，即得。
[0032] 经测试，高压快恢复整流二极管的反向工作电压为1510V、反向恢复时间为98ns、正向压降为2.9V。
[0033] 实施例2
[0034] 一种高压快恢复整流二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0035] (1)采用93Ω·cm的N型单晶硅片先进行磷扩散，磷扩散方式为携带源扩散一次，扩散时间2.5h、扩散温度1180℃；涂源扩散1次、扩散时间17h，温度1280℃；携带源扩散一+ + +次，扩散时间2.5h，温度1180℃，形成NNN的硅片，使得N层达到53μm；
[0036] (2)磷扩散后将硅片进行磨片处理，除去一面N+层，形成N+N层，硅片厚度230um；
[0037] (3)磨片后，将硅片进行硼扩散处理，其扩散硼源是硼酸溶液与硝酸铝溶液混合液，体积比为3:1，超声2h，硼酸溶液由硼酸和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，加热15min，硝酸铝溶液由硝酸铝和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，扩散时间18h，温度1250℃，扩散后形成P+NN+的芯片结构，使得P+层达到53μm，硼扩散后将芯片进行喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃；
[0038] (4)通过电子束蒸发在PN结的P面和N面制备铝的金属薄膜层，再通过超声切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片切成截面为柱形台面的管芯；
[0039] (5)采用清洗剂对切割好的台面管芯进行腐蚀清洗12min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗27min，再用酒精进行超声波清洗15min，脱水、烘干；
[0040] (6)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个完整的电极引线，将电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放在石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中，对电极引线和管芯进行熔焊键和；
[0041] (7)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中，使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀两次，第一次60s，第二次30s，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0042] (8)酸腐蚀后的二极管放入温度为50℃的钝化液中钝化2.5min；
[0043] (9)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度为900目的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中成型3.5h，即得。
[0044] 经测试，高压快恢复整流二极管的反向工作电压为1520V、反向恢复时间为96ns、正向压降为2.6V。
[0045] 实施例3
[0046] 一种高压快恢复整流二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0047] (1)采用95Ω·cm的N型单晶硅片先进行磷扩散，磷扩散方式为携带源扩散一次，扩散时间2.5h、扩散温度1180℃；涂源扩散1次、扩散时间18h，温度1280℃；携带源扩散一+ + +次，扩散时间2.5h，温度1180℃，形成NNN的硅片，使得N层达到55μm；
[0048] (2)磷扩散后将硅片进行磨片处理，除去一面N+层，形成N+N层，硅片厚度235um；
[0049] (3)磨片后，将硅片进行硼扩散处理，其扩散硼源是硼酸溶液与硝酸铝溶液混合液，体积比为3:1，超声2h，硼酸溶液由硼酸和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，加热15min，硝酸铝溶液由硝酸铝和无水乙醇混合，配比为1g：10ml，扩散时间25h，温度1250℃，扩散后形成P+NN+的芯片结构，使得P+层达到55μm，硼扩散后将芯片进行喷砂处理去除芯片硼面的硼硅玻璃；
[0050] (4)通过电子束蒸发在PN结的P面和N面制备铝的金属薄膜层，再通过超声切割将镀有金属薄膜层的单晶硅片切成截面为柱形台面的管芯；
[0051] (5)采用清洗剂对切割好的台面管芯进行腐蚀清洗15min，腐蚀完成后的管芯用丙酮进行超声波清洗30min，再用酒精进行超声波清洗20min，脱水、烘干；
[0052] (6)通过高温烧结将电极与金属引线烧焊成一个完整的电极引线，将电极引线、管芯、电极引线依次竖直叠放在石墨模具中，再将石墨模具放入真空烧结炉中，对电极引线和管芯进行熔焊键和；
[0053] (7)将烧焊后的二极管插入腐蚀盘中，使用酸腐蚀液对其进行腐蚀，腐蚀两次，第一次60s，第二次30s，腐蚀完成后使用离子水清洗；
[0054] (8)酸腐蚀后的二极管放入温度为50℃的钝化液中钝化3min；
[0055] (9)将钝化后的二极管装载在石墨条上，台面上采用自动涂粉及均匀涂覆颗粒度为1000目的玻璃粉浆，形成均匀的球体，涂粉后送入低温成型炉中成型4h，即得。
[0056] 经测试，高压快恢复整流二极管的反向工作电压为1515V、反向恢复时间为94ns、正向压降为2.8V。
