CN202695396U

CN202695396U - 大功率器件的加工系统

Info

Publication number: CN202695396U
Application number: CN 201220210780
Authority: CN
Inventors: 李建球; 杨晓智
Original assignee: SHENZHEN PENGWEI TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHENZHEN PENGWEI TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-05-11

Abstract

本实用新型适用于大功率器件领域，提供了一种大功率器件的加工系统，包括：中央控制器，连接于所述中央控制器，将所述大功率器件的加工材料备料为细磨晶片材料的备料单元。借此，本实用新型使大功率器件生产周期缩短、加工成本降低。

Description

大功率器件的加工系统

技术领域

本实用新型涉及电子元器件加工领域，尤其涉及一种大功率器件的加工系统。

背景技术

在传统的大功率器件中，例如晶闸管，包括单向晶闸管、双向晶闸管、高压大功率三极管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等器件一直沿用传统工艺加工。参见图1，这些大功率器件加工过程如图1中的（1）~（10）所示，其主要加工过程包括：

（1）选取单晶片10，如N-单晶材料片；（2）对单晶片10进行双面抛光；（3）对单晶片10氧化光刻，其正面和背面形成二氧化硅层11，12；（4）对单晶片10进行双面预沉积硼；（5）对单晶片10进行对通隔离扩散硼；（6）去二氧化硅层11，12；（7）单晶片10双面扩硼；（8）单晶片10双面光刻极阴区；（9）单晶片10光刻隔离槽；（10）单晶片10刻引线孔。

1、由于大电流功率器件面积非常大，甚至达到一整块硅片制作一个器件，不但对材料的均匀性和一致性提出严格的要求，同时要求在高温扩散过程中不能产生变形。硅片经过抛光，尤其是单面抛光后，在高温下极易发生变形。

2、在高温扩散过程中，如果大功率器件的单晶片10进入氧，形成直径约1mm相距大约1mm的宏观沉淀物，在硅内形成软点，容易使击穿电压形成软击穿。

3、用喷砂或研磨可以形成单晶片10硅表面机械损伤，形成几乎是无限的空位源，在高温加工过程中，这些空位起着呼吸二氧化硅团和深掺杂好的作用。

4、铝扩散在抛光面上，只能利用闭管扩散才能够实现。消耗大量石英管，扩散成本高。或者采用在抛光面上硼扩散工艺，扩散时间长，温度高。

因此，现有的大功率器件芯片工艺，生产周期长，成本高，同时均匀性受到限制，在现有的市场竞争中不具有优势。

综上可知，现有大功率器件加工技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种大功率器件的加工系统，使大功率器件生产周期缩短、加工成本降低。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种大功率器件的加工系统，包括：

中央控制器，

连接于所述中央控制器，将所述大功率器件的加工材料备料为细磨晶片的备料单元。

根据所述的加工系统，所述细磨晶片为双面细磨单晶片。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，将所述大功率器件的加工材料进行双面淀积氧化硅光刻的光刻单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，将所述光刻单元进行双面淀积氮化硅光刻后的加工材料进行硼铝对通隔离扩散的扩散单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，将所述扩散单元进行硼铝对通隔离扩散后的加工材料进行氧化层和氮化硅去除的去除单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，对所述去除单元进行氧化层和氮化硅去除后的加工材料进行双面扩硼的扩硼单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，对所述扩硼单元进行双面扩硼后的加工材料进行双面扩磷的扩磷单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，对所述扩磷单元进行双面扩磷后的加工材料进行正面刻蚀隔离槽，并且钝化所述隔离槽的刻蚀钝化单元。

根据所述的加工系统，所述加工系统还包括：

连接于所述中央控制器，对所述刻蚀钝化单元进行正面刻蚀隔离槽，并且钝化所述隔离槽后的加工材料进行刻蚀引线孔，并将所述加工材料正背面金属化的刻蚀金属化单元。

根据所述的加工系统，所述大功率器件为大功率三极管、单、双向晶闸管或者绝缘栅双极型晶体管。

本实用新型提供通过将大功率器件的加工系统设置为通过中央控制器进行加工控制，其中备料单元将大功率器件的加工材料备料为细磨晶片，减少了加工过程中的抛光成本；同时扩散单元在大功率器件的细磨晶片上进行硼铝涂源，以使细磨晶片对通扩散后，对通隔离扩散区的上下扩散区之间连接，降低了扩散时间、扩散温度以及扩散成本，易于控制；对大功率器件的合格率有显著的提升；同时解决了现有的大功率器件抛光片，尤其是单面抛光片后易于弯曲变形的问题。因此，本实用新型提供的大功率器件的加工系统加工大功率器件的生产周期缩短；材料成本低；选取的备料细磨晶片易于硼铝扩散操作，硼铝扩散温度低，方便操作人员操作。

附图说明

图1是现有技术中提供的大功率器件的加工过程以及结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的大功率器件的加工过程以及结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例提供的大功率器件的加工系统的结构示意图；

图4是本实用新型第二、三、四、五实施例提供的大功率器件的加工系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型第一实施例中提供了一种大功率器件200；参见图2和图3，图2中的（1）~（8）描述了大功率器件200的加工过程及其结构。

在该实施例中，提供了一种大功率器件的加工系统100，包括：

中央控制器30，

连接于中央控制器30，将大功率器件200的加工材料备料为细磨晶片20的备料单元31。

中央控制器30控制加工系统100中的一个或者多个单元，其中，备料单元31备料的所述细磨晶片材料优选为双面细磨单晶片，将所述细磨晶片20放置于待加工工位。因此，大功率器件200由细磨晶片20材料构成。细磨晶片20由细磨原始单晶材料片，原始材料片为普通细磨单晶材料片。并且细磨晶片材料为双面细磨单晶材料片。

参见图4，在本实用新型的第二是实施例中，加工系统100还包括：

连接于中央控制器30，将大功率器件200的加工材料进行双面淀积氮化硅光刻的光刻单元32。光刻单元32对加工材料进行双面淀积氮化硅光刻后形成的对通隔离扩散区21。

参见图4，在本实用新型的第三实施例中，加工系统100还包括：连接于中央控制器30，将光刻单元32进行双面淀积氮化硅光刻后的加工材料进行硼铝对通隔离扩散的扩散单元33。扩散单元33对通隔离扩散区21的上下扩散区22之间包括由硼铝对通扩散后形成的连接区23。其中，在进行隔离扩散，包括深结扩散时，使用硼铝涂源扩散，硼铝扩散速度快，易于形成高电压。

参见图4，在本实用新型的第四实施例中，加工系统100还包括：

连接于中央控制器30，将扩散单元33进行硼铝对通隔离扩散后的加工材料进行氧化层和氮化硅去除的去除单元34。取出扩散时在细磨晶片20上产生的氧化层和淀积的氮化硅。

参见图4，在本实用新型的第五实施例中，加工系统100还包括：

连接于所述中央控制器30，对去除单元34进行氧化层和氮化硅去除后的加工材料进行双面扩硼的扩硼单元35；双面扩硼形成的P-区。在隔离扩散，包括深结扩散时，采用硼铝涂源扩散，形成P-区，同样达到现有技术中的高温扩硼形成P-区的目的。

另外，加工系统100还包括：连接于中央控制器30，对扩硼单元35进行双面扩硼后的加工材料进行双面扩磷的扩磷单元36；由双面光刻扩磷形成N+区。

优选的，加工系统100还包括：连接于中央控制器30，对扩磷单元36进行双面扩磷后的加工材料进行正面刻蚀隔离槽，并且钝化所述隔离槽的刻蚀钝化单元37；因此，加工完成后的大功率器件200的正面包括隔离槽25。该隔离槽25为钝化隔离槽25。

优选的，加工系统100还包括：连接于中央控制器30，对刻蚀钝化单元37进行正面刻蚀隔离槽25，并且钝化所述隔离槽25后的加工材料进行刻蚀引线孔，并将所述加工材料正背面金属化的刻蚀金属化单元38。因此，加工完成后的大功率器件200的背面包括引线孔，并且正背面金属化。

在上述多个实施例中，多个工作单元接收中央控制器30发出的控制指令，执行相应的加工程序。其中，大功率器件200可以为大功率三极管或者单、双向晶闸管或者绝缘栅双极型晶体管。由于改进大功率器件200的加工工艺以达到缩短制程、节能降耗的目的。

在本实用新型的第六实施例中，提供了采用上述的加工系统100加工大功率器件200的加工方法。以双向晶闸管加工为例。该加工方法省去了现有大功率器件加工过程中的双面抛光步骤，取而代之的是双面细磨；在隔离扩散（深结扩散）步骤改用硼铝扩散，硼铝扩散适用于细磨，对于抛光片只能采取闭管扩散。硼铝扩散温度低，时间短；同时不用抛光，硅片不易变形，少子寿命损失小，同样材料做的器件耐压大幅度提高。

具体参见图2，在图2的（1）中，备料单元31备料大功率器件200加工材料为细磨晶片20材料构成；在该实施例中采用双面细磨N-单晶片，原始材料250um左右厚度的双面细磨芯片圆片。

图2的（2）中光刻单元32将细磨晶片20在经过氮化硅淀积后进行双面光刻，刻出对通隔离扩散区21。

在图2的（3）中，光刻单元32进行硼铝对通扩散，使对通隔离扩散区21的上下扩散区22连接，形成连接区23。

在图2的（4）中，去除单元34取出扩散时在细磨晶片20上产生的氧化层和淀积的氮化硅。

在图2的（5）中，扩硼单元35对细磨晶片20进行双面扩硼形成P-区。细磨晶片20表面淀积氧化硅。

在图2的（6）中，扩磷单元36对细磨晶片20进行双面光刻扩磷形成N+区。

在图2的（7）中，刻蚀钝化单元37对细磨晶片20进行正面刻蚀隔离槽25并玻璃钝化。

在图2的（8）中，刻蚀金属化单元38对细磨晶片20刻蚀引线孔、金属淀积光刻形成电极、测试、划片，最后加工完成大功率器件200。该大功率器件200比现有技术的大功率器件的加工原材料简单，价格低廉，省去了抛光的过程；同时在对通隔离扩散的过程中，使用易于控制的硼铝扩散工艺，而不采用现有技术中温度相对高一些的硼扩散工艺，或者抛光片使用的高成本闭管扩散。从而达到降低大功率器件200成本、提升大功率器件200质量的目的。

综上所述，本实用新型提供通过将大功率器件的加工系统设置为通过中央控制器进行加工控制，其中备料单元将大功率器件的加工材料备料为细磨晶片，减少了加工过程中的抛光成本；同时扩散单元在大功率器件的细磨晶片上进行硼铝涂源，以使细磨晶片对通扩散后，对通隔离扩散区的上下扩散区之间连接，降低了扩散时间、扩散温度以及扩散成本，易于控制；对大功率器件的合格率有显著的提升；同时解决了现有的大功率器件抛光片，尤其是单面抛光片后易于弯曲变形的问题。因此，本实用新型提供的大功率器件的加工系统加工大功率器件的生产周期缩短；材料成本低；选取的备料细磨晶片易于硼铝扩散操作，硼铝扩散温度低，方便操作人员操作。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种大功率器件的加工系统，其特征在于，包括：

中央控制器；

2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述细磨晶片为双面细磨单晶片。

3.根据权利要求1或2所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

4.根据权利要求3所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

5.根据权利要求4所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

6.根据权利要求5所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

7.根据权利要求6所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：连接于所述中央控制器，对所述扩硼单元进行双面扩硼后的加工材料进行双面扩磷的扩磷单元。

8.根据权利要求7所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

9.根据权利要求8所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括：

10.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述大功率器件为大功率三极管、单、双向晶闸管或者绝缘栅双极型晶体管。