CN1595623A - 一种大功率晶闸管管芯的制备方法 - Google Patents

一种大功率晶闸管管芯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大功率晶闸管管芯的制备方法，属于半导体器件制造技术领域。该方法首先将硅片、含硅铝箔和钼片按设计厚度依次装入模具中，将模具放进烧结炉中，抽真空至2× 10－2Pa，升温后保温一段；缓慢降温至480℃时停止加热；继续降温至400℃以下停止加热，当温度降至250℃时停止抽真空，降温至常温，得到大功率晶闸管管芯。本发明大功率晶闸管管芯的制备方法，采用含硅铝箔使硅、钼烧结在一起，既可降低含硅铝箔焊料的熔点，又可提高焊料的流动性和沾润性能，还可以增强焊料与硅片和钼片之间的相互扩散和渗透的能力，从而降低了硅、铝、钼之间的热应力，并降低了管压降。管芯的烧结成品率提高了10％以上。

Description

一种大功率晶闸管管芯的制备方法
技术领域
本发明涉及大功率晶闸管管芯的制备方法，属半导体器件制造技术领域。
背景技术
大功率晶闸管的生产中，硅片经过一次P型杂质扩散、氧化、光刻、二次N型杂质扩散后，需要与钼片烧结在一起，再经过磨角腐蚀保护才成为晶闸管管芯，其中最后的烧结工艺是能否制造一个良好的晶闸管管芯的关键工艺。
已有的生产晶闸管管芯的方法，是在经扩散和光刻后的硅片与钼片之间，垫一片高纯度的铝箔，然后在真空下加热到700℃左右烧结，使硅片与钼片相互烧结在一起。已有方法的缺点是，高纯铝在高温下流动性较大，加热过程中容易与硅结合而形成铝硅合金，即部分硅片被铝“吃掉”，使最后形成的管芯中硅片与钼片之间没有铝，或者最后形成的管芯中间形成空洞，使管芯彻底成为废品，或管芯热阻变大，减小器件的容量。
发明内容
本发明的目的是提出一种大功率晶闸管管芯的制备方法，改变硅片与钼片的烧结工艺，以提高大功率晶闸管的质量和成品率。
本发明提出的大功率晶闸管管芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅片、含硅铝箔和钼片按设计厚度依次装入模具中，含硅铝箔中的硅含量低于11.7％，含硅铝箔的厚度为0.025～0.03mm；
(2)将上述模具放进烧结炉中，抽真空至2×10-2Pa，升温至700℃，保温30～65分钟；
(3)按每分钟降温1～2℃，降温至480℃时停止加热；
(4)继续降温至400℃以下停止加热，当温度降至250℃时停止抽真空，降温至常温，得到大功率晶闸管管芯。
本发明提出的大功率晶闸管管芯的制备方法，采用含硅铝箔使硅、钼烧结在一起，既可降低含硅铝箔焊料的熔点，又可提高焊料的流动性和沾润性能，还可以增强焊料与硅片和钼片之间的相互扩散和渗透的能力，从而提高了硅、钼的烧结质量。采用含硅铝箔烧结，沾润良好，不易流铝，从而降低了硅、铝、钼之间的热应力，并降低了管压降。管芯的烧结成品率提高了10％以上。
附图说明
图1是制备管芯时的装料示意图。
图1中，1是压块，2是石墨坩埚，3是钼片，4是含硅铝箔，5是硅片，6是石墨垫片。
具体实施方式
本发明提出的大功率晶闸管管芯的制备方法，其装料过程参见图1，首先将清洗处理好的硅片5、含硅铝箔4、钼片3和石墨垫片6，根据设计厚度要求依次如图装入石墨坩埚2中。为了提高生产效率，可以装入多组原料待石墨坩埚装满后，上面再放一块不锈钢压块1。将装料后的石墨坩埚2推入烧结装置的恒温区，然后开炉升温并开机械泵抽真空。
下面介绍本发明的一个实施例：
(1)采用含11％硅的高纯铝烧结代替原来的高纯铝烧结法。
(2)含硅铝箔厚度：0.028mm。
(3)将清洗处理好的硅片、硅铝片、钼片、石墨片装入石墨模。
(4)石墨模装满后上面再放一块不锈钢压块。
(5)将装好的石墨模推入石英管恒温区，检查并设定稳定控制程序，然后开炉升温并开机械泵抽真空。
(6)当真空度达到2×10-2Pa时推进炉体，套住石英管。
(7)将炉体完全套住石英管，升温到700℃，恒温50钟开始降温。
(8)降温采用缓降温方法，每分钟降1~2℃直到480℃停止加热。
(9)炉温降钟400℃以下时，把炉体移开，降至250℃时关扩散泵，降至160℃时关高阀，打开真空室取出管芯。
本发明方法所用的含硅铝箔中，硅的含量不能高于11.7％，若硅的含量高于11.7％，则会适得其反，影响硅、钼的烧结效果。

Claims (1)

1、一种大功率晶闸管管芯的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将硅片、含硅铝箔和钼片按设计厚度依次装入模具中，含硅铝箔中的硅含量低于11.7％，含硅铝箔的厚度为0.025～0.03mm；
(2)将上述模具放进烧结炉中，抽真空至2×10-2Pa，升温至700℃，保温30～65分钟；
(3)按每分钟降温1～2℃，降温至480℃时停止加热；
(4)继续降温至400℃以下停止加热，当温度降至250℃时停止抽真空，降温至常温，得到大功率晶闸管管芯。
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