CN107068561A - 一种超低正向电压整流器芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超低正向电压整流器芯片的制备方法，涉及整流器技术领域。所述制备方法包括如下步骤：原硅片清洗；排纸源；预沉积；磷分片；第一次喷砂；磷源再推进；去氧化层；涂硼；硼扩散；硼分片；第二次喷砂；氧化；匀胶、曝光；沟槽腐蚀；玻璃钝化；镀镍层。本发明提供的超低正向电压整流器芯片的制备方法，使用底部中空型板舟代替传统平板型石英舟，加大了石英舟底部气体流动，使得位于石英舟底部区域的磷纸得到充分燃烧、分解，避免了磷纸燃烧不充分而产生的杂质堆积，对未附磷面的污染。
Description
技术领域
本发明涉及整流器技术领域，具体涉及一种超低正向电压整流器芯片的制备方法。
背景技术
近几年来随着技术的进步，整流器的使用越来越广泛，整流器向抗高温能力强、稳定性强、低功耗方向发展，因此需要整流器能够适应在不同环境温度下的正常工作，以充分满足电子产品长期工作的可靠性、稳定性和耐高温性。如何能够减少整流器芯片在工作时的自身发热量，降低整流器芯片工作时的功耗，成为目前整流器芯片的研究发展方向。
目前，市场上的产品所采用的低正向电压整流器芯片，经组装后其正向电压值(VF)在0.95V左右，主要是因为晶粒在制作过程中磷结深的推进较为困难，扩散过程中，一味的只考虑将磷结深进行推进，不但易对硅片造成交叉污染，而且硼结深不易控制，最后晶粒各项功能参数无法达到标准要求，甚至在客户端应用易发生击穿不良，后果较严重；若采用改变硅片类型的方式降低正向电压值(VF)，则生产成本大大提高。
因此，需要一种具有超低正向电压的整流器芯片。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种超低正向电压整流器芯片的制备方法，以提供一种具有超低正向电压的整流器芯片，该芯片所组装成的整流器功耗较低且具有良好的稳定性和可靠性。
本发明提供的一种超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
步骤S2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于90％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
步骤S3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
步骤S4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为15-24h，使得硅片自然分开；
步骤S5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为25-35μm；
步骤S6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
步骤S7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为3-5μm；
步骤S8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
步骤S9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
步骤S10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间10-18h，使得硅片自然分开。
步骤S11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
步骤S12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
步骤S13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶，进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形。
步骤S14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀时间为600-900s；
步骤S15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
步骤S16、镀镍层：对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
可选地，所述步骤S1中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比1:8-9配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为1-2min，所述氢氟酸溶液的温度为25-35℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：90-100配制而成；
热纯水的温度为75-85℃，超声清洗的时间为10-20min。
可选地，所述步骤S3中，磷源分解所需的温度为550-600℃，时间为1-2h，预沉积所需的温度为1200-1300℃，时间为4-8h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为10-12:1-2。
可选地，所述步骤S6中，磷源再推进所需的温度为1250-1300℃，时间为15-25h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为8-12：1-2。
可选地，所述步骤S8中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与4-5mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌4-8h，然后沉淀4-8h后，将该混合液进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加18-20mL硝酸铝溶液和1-2g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
可选地，所述步骤S9中，硼扩散所需的温度为1250-1300℃，时间为20-30h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为8-10:1-2。
可选地，所述步骤S11中，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为1-3μm，对硅片的涂硼面去除量为5-6μm。
可选地，所述步骤S12中，氧化所需的温度为1100-1200℃，时间为2-4h；
通入水蒸气的流速为5-10L/min。
可选地，所述步骤S14中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：8-9份氢氟酸，8-9份硝酸，10-12份乙酸和3-4份硫酸。
可选地，所述步骤S15中，玻璃钝化的工作电压为200-230V，超声波震荡电流为1.5-1.7A，所用卤素灯的工作电压为120-140V。
本发明提供的超低正向电压整流器芯片的制备方法，使用底部中空型板舟代替传统平板型石英舟，加大了石英舟底部气体流动，使得位于石英舟底部区域的磷纸得到充分燃烧、分解，避免了磷纸燃烧不充分而产生的杂质堆积，对未附磷面的污染。本发明通过对硅片的两面分别排放磷纸和氧化铝纸，氧化铝纸主要对磷纸燃烧、分解过程中反渗至未附磷面的杂质具有阻挡作用，在经高温扩散后可有效降低污染深度，为后续的芯片制作与扩散结深参数的设计提供极大的便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例所提供的一种超低正向电压整流器芯片的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本发明实施例所提供的一种超低正向电压整流器芯片的制备方法的工艺流程图。参见图1，本发明提供了一种超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
其中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比1:8-9配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为1-2min，所述氢氟酸溶液的温度为25-35℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：90-100配制而成；
热纯水的温度为75-85℃，超声清洗的时间为10-20min。
步骤S2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于90％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
在硅片的一面放置磷纸源，如果不在另一面放置氧化铝纸，那么硅片在高温的扩散炉中进行预沉积时，磷纸在燃烧分解过程中产生的杂质很有可能会穿透硅片的附磷面而反渗污染硅片的未附磷面，硅片的未附磷面即为涂硼面，这样硅片在后期的硼扩散过程中，涂硼面上残留有磷纸源在燃烧分解过程中所产生的杂质，从而造成硅片的正向电压较高。
一般地，一次承载工具中可以放置的硅片约有600片，因此关于磷纸源、硅片以及氧化铝纸的排布方式可以按照如下的排列顺序进行，其中，硅片以A代替，磷纸源以B代替，氧化铝纸以C代替，那么排序方式为：
B，A，C，A，B，A，C，A，B，A，C，A，……B，A，C，A，B
按照上述的排布方式，即可满足每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合。当然，本发明的排纸源的排布方式并不局限于上述排布方式。
磷纸源的浓度是指在纸张中磷元素的质量浓度。
步骤S3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
其中，磷源分解所需的温度为550-600℃，时间为1-2h，预沉积所需的温度为1200-1300℃，时间为4-8h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为10-12:1-2。
步骤S4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为15-24h，使得硅片自然分开；
由于硅片和磷纸源以及氧化铝纸在高温中进行燃烧、分解，使得硅片与硅片之间产生了粘性物质，而使得所有硅片均粘合在一起，因此需要进行分片。
此步骤中，经过氢氟酸的浸泡而分开的硅片，应当进行清洗以确保硅片表面无残酸，清洗步骤与步骤S1中原硅片清洗的步骤相同。
步骤S5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，选用型号为W28的白刚玉砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为25-35μm；
步骤S6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
磷源再推进的目的是增加硅片上的磷源浓度和深度，最终使得芯片的正向电压降低。
其中，磷源再推进所需的温度为1250-1300℃，时间为15-25h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为8-12：1-2。
此步骤中，在进行磷源再推进之前，应当对第一次喷砂后的硅片进行清洗，清洗步骤与步骤S1中原硅片清洗的步骤相同。
步骤S7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为3-5μm；
步骤S8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干6-12min，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
其中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与4-5mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌4-8h，然后沉淀4-8h后，将该混合液用滤纸进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加18-20mL硝酸铝溶液和1-2g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
涂硼开始时，将硅片未附磷一面朝上平放在涂硼匀胶机旋转台上，先按吸片键将硅片吸附在旋转台上，再按启动键使硅片开始旋转，使用毛笔蘸取涂硼液(笔头4/5以上体积需浸入涂硼液中)对硅片进行涂硼。毛笔自硅片中心向边缘涂硼，待涂满硅片后抬笔，机器会自动停止旋转，取下硅片置于加热板的滤纸上烤干6-12min，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片整齐地放置在石英舟上准备进行硼扩散。
此步骤中，在进行涂硼之前，应当对去氧化层的硅片进行清洗，清洗步骤与步骤S1中原硅片清洗的步骤相同。
步骤S9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
其中，硼扩散所需的温度为1250-1300℃，时间为20-30h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为8-10:1-2。
步骤S10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间10-18h，使得硅片自然分开。
由于硅片在高温环境中产生了粘性物质，而使得所有硅片均粘合在一起，因此需要进行分片。
此步骤中，经过氢氟酸的浸泡而分开的硅片，应当进行清洗以确保硅片表面无残酸，清洗步骤与步骤S1中原硅片清洗的步骤相同。
步骤S11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
其中，选用型号为W28的白刚玉砂，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为1-3μm，对硅片的涂硼面去除量为5-6μm。
步骤S12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
其中，氧化所需的温度为1100-1200℃，时间为2-4h；
通入水蒸气的流速为5-10L/min。
此步骤中，经过第二次喷砂的硅片，应当进行清洗，清洗步骤与步骤S1中原硅片清洗的步骤相同。
步骤S13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶并依所需规格进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形。
步骤S14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀过程中花篮旋转、提动，以保证腐蚀均匀性，腐蚀时间为600-900s；
其中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：8-9份氢氟酸，8-9份硝酸，10-12份乙酸和3-4份硫酸。
步骤S15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
经过沟槽腐蚀过的硅片，去胶后采用电泳的方式进行玻璃钝化。首先需配制玻璃液，玻璃液按照每4-6g玻璃粉中添加400-600mL丙酮以及9-11mL硝酸的配比进行配制，对配制好的玻璃液进行超声，超声时间为10-20min，超声结束后将硅片整齐的摆放至电注架上，最后接通电泳架电源，启动设备开始作业，玻璃粉沉积在需要保护的半导体芯片表面上，再结过熔凝，即完成硅片的玻璃钝化。
其中，玻璃钝化的工作电压为200-230V，超声波震荡电流为1.5-1.7A，所用卤素灯的工作电压为160-180V。
步骤S16、镀镍层：采用化学镀镍的方式，对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
本发明提供的超低正向电压整流器芯片的制备方法，使用底部中空型板舟代替传统平板型石英舟，加大了石英舟底部气体流动，使得位于石英舟底部区域的磷纸得到充分燃烧、分解，避免了磷纸燃烧不充分而产生的杂质堆积，对未附磷面的污染。
本发明通过对硅片的两面分别排放磷纸和氧化铝纸，氧化铝纸主要对磷纸燃烧、分解过程中反渗至未附磷面的杂质具有阻挡作用，在经高温扩散后可有效降低污染深度，为后续的芯片制作与扩散结深参数的设计提供极大的便利。
下面针对本发明的超低正向电压整流器芯片的制备方法，提供了以下多个实施例。
实施例1
1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
其中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比1:8配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为1min，所述氢氟酸溶液的温度为25℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：90配制而成；
热纯水的温度为75℃，超声清洗的时间为10min。
2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于90％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
其中，磷源分解所需的温度为550℃，时间为1h，预沉积所需的温度为1200℃，时间为4h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为12:1。
4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为15h，使得硅片自然分开；
5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，选用型号为W28的白刚玉砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为25μm；
6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
其中，磷源再推进所需的温度为1250℃，时间为15h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为4：1。
7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为3μm；
8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干6min，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
其中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与4mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌4h，然后沉淀4h后，将该混合液用滤纸进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加18mL硝酸铝溶液和1g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
其中，硼扩散所需的温度为1250℃，时间为20h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为10:1。
10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间10h，使得硅片自然分开。
11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
其中，选用型号为W28的白刚玉砂，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为1μm，对硅片的涂硼面去除量为5μm。
12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
其中，氧化所需的温度为1100℃，时间为2h；
通入水蒸气的流速为5L/min。
13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶并依所需规格进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形。
14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀时间为600s；
其中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：8份氢氟酸，8份硝酸，10份乙酸和3份硫酸。
15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
本步骤中电泳所需的玻璃液按照每4g玻璃粉中添加400mL丙酮以及9mL硝酸的配比进行配制，对配制好的玻璃液进行超声，超声时间为10min。
其中，玻璃钝化的工作电压为200V，超声波震荡电流为1.5A，所用卤素灯的工作电压为160V。
16、镀镍层：采用化学镀镍的方式，对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
实施例2
1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
其中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比2:17配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为1.5min，所述氢氟酸溶液的温度为30℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：95配制而成；
热纯水的温度为80℃，超声清洗的时间为15min。
2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于80％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
其中，磷源分解所需的温度为580℃，时间为1.5h，预沉积所需的温度为1250℃，时间为6h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为5：1。
4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为20h，使得硅片自然分开；
5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，选用型号为W28的白刚玉砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为30μm；
6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
其中，磷源再推进所需的温度为1280℃，时间为20h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为12:1。
7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为4μm；
8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干9min，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
其中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与4.5mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌6h，然后沉淀6h后，将该混合液用滤纸进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加19mL硝酸铝溶液和1.5g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
其中，硼扩散所需的温度为1280℃，时间为25h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为6:1。
10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间15h，使得硅片自然分开。
11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
其中，选用型号为W28的白刚玉砂，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为2μm，对硅片的涂硼面去除量为6μm。
12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
其中，氧化所需的温度为1150℃，时间为3h；
通入水蒸气的流速为8L/min。
13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶并依所需规格进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形。
14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀时间为800s；
其中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：8.5份氢氟酸，8.5份硝酸，11份乙酸和3.5份硫酸。
15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
本步骤中电泳所需的玻璃液按照每1g玻璃粉中添加100mL丙酮以及2mL硝酸的配比进行配制，对配制好的玻璃液进行超声，超声时间为15min。
其中，玻璃钝化的工作电压为220V，超声波震荡电流为1.6A，所用卤素灯的工作电压为170V。
16、镀镍层：采用化学镀镍的方式，对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
实施例3
1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
其中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比1:9配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为2min，所述氢氟酸溶液的温度为35℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：100配制而成；
热纯水的温度为85℃，超声清洗的时间为20min。
2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于70％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
其中，磷源分解所需的温度为600℃，时间为2h，预沉积所需的温度为1300℃，时间为8h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为6:1。
4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为24h，使得硅片自然分开；
5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，选用型号为W28的白刚玉砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为35μm；
6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
其中，磷源再推进所需的温度为1300℃，时间为25h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为6:1。
7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为5μm；
8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干12min，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
其中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与5mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌8h，然后沉淀8h后，将该混合液用滤纸进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加20mL硝酸铝溶液和2g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
其中，硼扩散所需的温度为1300℃，时间为30h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为4:1。
10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间18h，使得硅片自然分开。
11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
其中，选用型号为W28的白刚玉砂，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为3μm，对硅片的涂硼面去除量为6μm。
12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
其中，氧化所需的温度为1200℃，时间为4h；
通入水蒸气的流速为10L/min。
13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶并依所需规格进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形。
14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀时间为900s；
其中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：9份氢氟酸，9份硝酸，12份乙酸和4份硫酸。
15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
本步骤中电泳所需的玻璃液按照每6g玻璃粉中添加600mL丙酮以及11mL硝酸的配比进行配制，对配制好的玻璃液进行超声，超声时间为20min。
其中，玻璃钝化的工作电压为230V，超声波震荡电流为1.7A，所用卤素灯的工作电压为180V。
16、镀镍层：采用化学镀镍的方式，对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
为了比较根据本发明的制备方法所制备的芯片与传统的制备方法所制备的芯片的性能，具体性能参数参见下表。
由表1可以看出，根据本发明的制备方法所制备的整流器芯片，组装成整流器产品后，具有超低的正向电压，这样其功耗更低，而且稳定性较好，在客户端使用可靠性也较高。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、原硅片清洗：依次通过氢氟酸溶液、哈摩液、热纯水超声清洗工序对硅片进行清洗，然后烘干，完成原硅片清洗；
步骤S2、排纸源：取底部中空型板舟作为承载工具，将浓度不低于90％的磷纸源、硅片以及氧化铝纸按序排布于所述承载工具内，并保证每一硅片的其中一面与所述磷纸源贴合而另一面与所述氧化铝纸贴合，完成排纸源；
步骤S3、预沉积：将承载工具送入扩散炉中进行磷源分解，然后调整扩散炉温度，使其进行预沉积，在磷源分解和预沉积过程中，向扩散炉中通入氮气和氧气的第一混合气体；
步骤S4、磷分片：将硅片放入温度不低于15℃的氢氟酸溶液中浸泡，浸泡时间为15-24h，使得硅片自然分开；
步骤S5、第一次喷砂：对硅片未进行磷源预沉积的一面进行喷砂，使用喷砂机对硅片进行研磨，去除量为25-35μm；
步骤S6、磷源再推进：将硅片的附磷面两两相对，整齐的放入石英舟内并推入扩散炉中进行磷源再推进，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第二混合气体；
步骤S7、去氧化层：对硅片的附磷面进行喷砂以去除硅片表面的氧化层，去除量为3-5μm；
步骤S8、涂硼：将硅片放置涂硼匀胶机旋转台上进行涂硼，再将硅片置于加热板的滤纸上烤干，按摆放时的先后顺序取下硅片置于不锈钢盘的滤纸上，将硅片涂硼面与涂硼面两两相对叠放，在硅片的附磷面撒有铝粉，最后将硅片放置在石英舟上；
步骤S9、硼扩散：将硅片送入扩散炉中进行硼扩散，同时向扩散炉中通入氮气和氧气的第三混合气体；
步骤S10、硼分片：将硅片放入不低于15℃的氢氟酸中浸泡，时间10-18h，使得硅片自然分开；
步骤S11、第二次喷砂：使用喷砂机对硅片两面进行喷砂；
步骤S12、氧化：将硅片送入扩散炉中进行氧化，同时向扩散炉中通入热纯水的水蒸气；
步骤S13、匀胶、曝光：对硅片两面涂布光刻胶，进行曝光，使硅片表面形成所需要的图形；
步骤S14、沟槽腐蚀：使用混合酸对硅片进行化学腐蚀，腐蚀时间为600-900s；
步骤S15、玻璃钝化：将硅片去胶后，送入玻璃液中进行电泳，完成硅片的玻璃钝化；
步骤S16、镀镍层：对硅片两面均匀的镀上一层镍合金层，最终完成所述超低正向电压整流器芯片。
2.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，氢氟酸溶液是将氢氟酸和水按体积配比1:8-9配制而成，所述硅片在氢氟酸溶液中的浸泡时间为1-2min，所述氢氟酸溶液的温度为25-35℃；
哈摩液是将哈摩粉和水按质量配比1：90-100配制而成；
热纯水的温度为75-85℃，超声清洗的时间为10-20min。
3.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，磷源分解所需的温度为550-600℃，时间为1-2h，预沉积所需的温度为1200-1300℃，时间为4-8h；
所述第一混合气体中氮气和氧气的体积比为10-12:1-2。
4.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，磷源再推进所需的温度为1250-1300℃，时间为15-25h；
所述第二混合气体中氮气和氧气的体积比为8-12：1-2。
5.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S8中，涂硼所需的涂硼液按照如下步骤制备：
将氧化硼与乙二醇甲醚按照每1g氧化硼与4-5mL乙二醇甲醚的配比进行混合；
将上述混合液搅拌4-8h，然后沉淀4-8h后，将该混合液进行过滤，过滤获得的滤液即为硼水；
向每100mL硼水中添加18-20mL硝酸铝溶液和1-2g氧化铝粉，搅拌至少10min，获得所述的涂硼液。
6.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S9中，硼扩散所需的温度为1250-1300℃，时间为20-30h；
所述第三混合气体中氮气和氧气的体积比为8-10:1-2。
7.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，第二次喷砂对硅片的附磷面去除量为1-3μm，对硅片的涂硼面去除量为5-6μm。
8.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，氧化所需的温度为1100-1200℃，时间为2-4h；
通入水蒸气的流速为5-10L/min。
9.根据权利要求1所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S14中，所述混合酸按照如下重量份的组份组成：8-9份氢氟酸，8-9份硝酸，10-12份乙酸和3-4份硫酸。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的超低正向电压整流器芯片的制备方法，其特征在于，所述步骤S15中，玻璃钝化的工作电压为200-230V，超声波震荡电流为1.5-1.7A，所用卤素灯的工作电压为120-140V。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS56161640A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor diffusion method |
| CN102386092A (zh) * | 2010-09-02 | 2012-03-21 | 南通康比电子有限公司 | 一种低漏电二极管芯片制作方法 |
| CN103606521A (zh) * | 2013-08-05 | 2014-02-26 | 南通康比电子有限公司 | 瞬态电压抑制二极管芯片的制作工艺 |
| CN104112651A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-10-22 | 扬州虹扬科技发展有限公司 | 一种整流器芯片制作工艺 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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