CN105261565B - 一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法。本发明的目的是提供一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法，主要实现两个目的，1、作为常规方法生产结束后可控硅晶圆片触发电流偏小的补救措施；2、可控硅晶圆片触发电流档位与客户需求不匹配时一种快速调节的方法。本发明的技术方案是：该方案包括了两种，一种是在常规生产结束后发现某些可控硅晶圆片的触发电流偏小而采取的补救措施，另一种是已经分档入库的产品但是可控硅晶圆片的触发电流档位与客户需求不符时的快速调节方法。本发明适用于半导体技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法。属于半导体技术领域。
背景技术
可控硅又称晶闸管，是一种具有PNPN三结结构的半导体元件，广泛用于调速、调光、调压、调温及其他各种控制电路中。触发电流是控制可控硅导通的关键参数。
可控硅作为电力变换装置中的核心部件，具有体积小、功耗低、通流能力强、阻断电压高等优点，在能源、城建、环保、国防等现代工业领域有着广泛的应用，如环保领域的烟气处理电源，新能源领域的光伏逆变器，节能明显的变频调速电机系统等。可控硅触发电流的选择对提高设备运行的可靠性和使用寿命极为重要：同一设备上的可控硅触发电流应尽可能接近；在不允许可控硅受干扰而误导通的设备中，需选择触发电流稍大的器件。微触发可控硅也称灵敏触发可控硅，一般指触发电流小于200μA的产品，根据其在电力电子电路中的应用不同分为很多档位，主要用于汽油车点火器电路、调光电路等。点火电路中选择可控硅时应尽可能取触发电流比要求值略大些产品，这样既保证了灵敏触发，达到节能减排的目的，又可防止因触发电流偏小而误触发引发事故的风险。调光电路选择比均值稍大触发电流的可控硅产品，可达到灵敏调光的要求，用于白炽灯、电子节能灯的调光控制，节省能源。近来，照明LED驱动也开始应用可控硅调光驱动，节能效果进一步提高。然而在实际生产中，触发电流的大小主要由掺杂与扩散工艺来控制，而晶圆芯片生产一旦结束，触发电流就无法再改变，因此就导致了一部分可控硅器件触发电流不符合要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述问题，提供一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法，主要实现两个目的，1、作为常规方法生产结束后可控硅晶圆片触发电流偏小的补救措施；2、可控硅晶圆片触发电流档位与客户需求不匹配时一种快速调节的方法。
本发明所采用的技术方案包括了两种，一种是在常规生产结束后发现某些可控硅晶圆片的触发电流偏小而采取的补救措施，其步骤如下：
1、常规方法生产完成的可控硅晶圆片；
2、中测：测试最终产品的参数；
3、筛选出触发电流IGT偏小的可控硅晶圆片、并分档；
4、将需要增大触发电流IGT的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车以一次或多次均速通过加速器扫描窗进行辐照，电子能量0.8MeV～1.8MeV，束流0.01mA～1mA，吸收剂量0.3KGy～100KGy或电子注量1×1012e/cm2～3×1014e/cm2，传送小车速度1mm/sec～50mm/sec；
5、对辐照后的可控硅晶圆片进行参数测试；
6、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度100℃～300℃，退火时间1h～10h，升温速度1℃/min～10℃/min；
7、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
8、成品。
另一种是已经分档入库的产品但是可控硅晶圆片的触发电流档位与客户需求不符时的快速调节方法，包括以下步骤：
1、在库存已分档的可控硅晶圆片中选出触发电流IGT偏小的可控硅晶圆片；
2、将需要增大触发电流IGT的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车以一次或多次均速通过加速器扫描窗进行辐照，电子能量0.8MeV～1.8MeV，束流0.01mA～1mA，吸收剂量0.3KGy～100KGy或电子注量1×1012e/cm2～3×1014e/cm2，传送小车速度1mm/sec～50mm/sec；
3、对辐照后的可控硅晶圆片进行参数测试；
4、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度100℃～300℃，退火时间1h～10h，升温速度1℃/min～10℃/min；
5、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
6、成品。
本发明的有益效果是：本发明利用电子束辐照技术来增大单向微触发可控硅晶圆片的触发电流，当应用于可控硅晶圆片的生产时，对于一些制成后触发电流偏小不符合要求的晶圆片，采用本方法进行小剂量电子辐照，从而增大触发电流。此外，对于已经入库的产品，当可控硅晶圆片的触发电流档位与客户需求不匹配时，本发明不失为一种快速调节的方法。
附图说明
图1是本发明可控硅晶圆片的辐照示意图。
图2是本发明中触发电流增大效果图。
具体实施方式
触发电流IGT是可控硅的重要参数，生产中主要由掺杂与扩散工艺控制，晶圆芯片生产一旦结束，触发电流就无法再改变。采用电子加速器产生的电子束对单向微触发可控硅晶圆片进行辐照，电子辐照产生的缺陷作为复合中心缩短了基区少子寿命，使来自发射区的少数载流子大量复合，基区电流增加，从而使共射放大倍数β下降，导致共基放大倍数α相应下降，使触发电流IGT明显增大。辐照剂量较小的起始阶段属于较高载流子寿命的导通阶段，少数载流子复合以SRH复合为主，依靠禁带中缺陷能级复合。电子辐照在禁带中引入的缺陷能级位置可能处在禁带两端位置的某一端，由于离价带顶或导带底较远，只能俘获电子或空穴中的一种，复合速度相对较慢，辐照对少子寿命的影响不是很明显，体现对通态电压的影响相对较弱。此时辐照效应使基区中载流子浓度增加，基区的导电能力提高，电阻率减小，电导调制效应导致结压降有所上升而体压降有所下降。由于体压降下降的变化幅度超过结压降上升的幅度，综合影响结果使通态电压有所降低。SRH复合与电导调制效应相互抵消使通态电压VTM保持基本不变。
本发明在一定的辐照剂量范围内通态电压基本不变，超过某一剂量后通态电压将快速增大，因此本发明仅在一定范围内具有应用价值。下面将通过具体实施例详细介绍本发明增大单向微触发可控硅触发电流的方法：
实施例一、本例用于触发电流偏小的补救
订单要求可控硅晶圆片的触发电流IGT在10μA～30μA范围内，
1、企业按常规方法生产完成可控硅晶圆片；
2中测：测试结果显示除触发电流IGT符合10μA～30μA要求的可控硅晶圆片外，还有部分可控硅晶圆片触发电流IGT偏离下限(5μA～20μA)或上限(10μA～35μuA)；
3、筛选出触发电流IGT为5μA～20μA的可控硅晶圆片；
4、如图1所示，将筛选出的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车多次均速通过电子加速器(GJ-1.5高频高压型，上海先锋电机厂)扫描窗进行辐照，电子能量1.1MeV，束流0.55mA，吸收剂量6.8KGy或电子注量2×1013e/cm2，传送小车速度22mm/sec；
5、测试辐照后的可控硅晶圆片参数；
6、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度200℃，退火时间5h，升温速度2℃/min；
7、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
8、选出触发电流IGT已增大至10μA～30μA的产品，成品出厂。
实施例二、本例同样用于触发电流偏小的补救
订单要求可控硅晶圆片的触发电流IGT在10μA～30μA范围内，
1、企业按常规方法生产完成可控硅晶圆片；
2中测：测试结果显示除触发电流IGT符合10μA～30μA要求的可控硅晶圆片外，还有部分可控硅晶圆片触发电流IGT偏离下限(5μA～20μA)或上限(10μA～35μuA)；
3、筛选出触发电流IGT为5μA～20μA的可控硅晶圆片；
4、如图1所示，将筛选出的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车多次均速通过加速器扫描窗进行辐照，电子能量1.5MeV，束流0.03mA，吸收剂量6.4KGy或电子注量1.9×1013e/cm2，传送小车速度11mm/sec；
5、测试辐照后的可控硅晶圆片参数；
6、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度250℃，退火时间7h，升温速度4℃/min；
7、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
8、选出触发电流IGT已增大至10μA～30μA的产品，成品出厂。
实施例三、本例同样用于触发电流偏小的补救
订单要求可控硅晶圆片的触发电流IGT在20μA～40μA范围内，
1、企业按常规方法生产完成可控硅晶圆片；
2中测：测试结果显示除触发电流IGT符合20μA～40μA要求的可控硅晶圆片外，还有部分可控硅晶圆片触发电流IGT偏离下限(10μA～30μA)或上限(20μA～50μA)；
3、筛选出触发电流IGT为10μA～30μA的可控硅晶圆片；
4、如图1所示，将筛选出的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车多次均速通过加速器扫描窗进行辐照，电子能量1.3MeV，束流0.3mA，吸收剂量9.6KGy或电子注量2.9×1013e/cm2，传送小车速度22mm/sec；
5、测试辐照后的可控硅晶圆片参数；
6、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度225℃，退火时间6h，升温速度3℃/min；
7、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
8、选出触发电流IGT已增大至20μA～40μA的产品，成品出厂。
实施例四、本例用于库存已分档而档位不匹配时调节触发电流
1、订单要求可控硅晶圆片的触发电流IGT为30μA～60μA，而企业库存仅有触发电流10μA～30μA的晶圆片；
2、将上述库存的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车上，传送小车多次均速通过加速器扫描窗进行辐照，电子能量1.3MeV，束流0.2mA，吸收剂量12.8KGy或电子注量3.8×1013e/cm2，传送小车速度11mm/sec；
3、测试辐照后的可控硅晶圆片参数；
4、测试合格的可控硅晶圆片在隋性气体或真空环境中退火处理，退火温度200℃，退火时间5h，升温速度5℃/min；
5、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
6、可控硅晶圆片的触发电流IGT已增大至30μA～60μA，成品出厂。
图2是本发明中触发电流增大效果图。从图2中可以看出，在一定的剂量范围内，随着辐照剂量的增大，通态电压基本保持不变，而触发电流随辐照剂量增大，并在超过某一剂量后增大幅度加快。
Claims (2)
1.一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
1.1、常规方法生产完成的可控硅晶圆片(3)；
1.2、中测：测试最终产品的参数；
1.3、筛选出触发电流IGT偏小的可控硅晶圆片、并分档；
1.4、将需要增大触发电流IGT的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车(2)上，传送小车以一次或多次均速通过电子加速器扫描窗(1)进行辐照，电子能量0.8MeV～1.8MeV，束流0.01mA～1mA，吸收剂量0.3KGy～100KGy或电子注量1×1012e/cm2～3×1014e/cm2，传送小车速度1mm/sec～50mm/sec；
1.5、对辐照后的可控硅晶圆片进行参数测试；
1.6、测试合格的可控硅晶圆片在惰性气体或真空环境中退火处理，退火温度100℃～300℃，退火时间1h～10h，升温速度1℃/min～10℃/min；
1.7、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
1.8、成品。
2.一种增大单向微触发可控硅触发电流的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
2.1、在库存已分档的可控硅晶圆片(3)中选出触发电流IGT偏小的可控硅晶圆片；
2.2、将需要增大触发电流IGT的可控硅晶圆片装入电子级片袋中，平铺于传送小车(2)上，传送小车以一次或多次均速通过电子加速器扫描窗(1)进行辐照，电子能量0.8MeV～1.8MeV，束流0.01mA～1mA，吸收剂量0.3KGy～100KGy或电子注量1×1012e/cm2～3×1014e/cm2，传送小车速度1mm/sec～50mm/sec；
2.3、对辐照后的可控硅晶圆片进行参数测试；
2.4、测试合格的可控硅晶圆片在惰性气体或真空环境中退火处理，退火温度100℃～300℃，退火时间1h～10h，升温速度1℃/min～10℃/min；
2.5、测试退火后的可控硅晶圆片参数；
2.6、成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180508 Termination date: 20190908 |
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