专利名称：一种大功率高电流密度整流二极管芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大功率高电流密度整流二极管芯片，属于半导体器件制造技 术领域。
背景技术：
大功率高电流密度整流二极管芯片的制造难度很大，主要是因为要求其具有非常 大的电流密度，达到400A/cm2以上，而普通的整流二极管的电流密度一般为80 lOOA/cm2， 最大不超过200A/cm2。现有技术中，整流二极管芯片的制造过程一般采用先扩硼后扩磷的 工艺，即首先在N型硅片的两个表面扩硼，形成P+区，然后将其中一个表面的P+区磨去，最 后在磨去P+区的表面扩磷，形成N+区。由于扩硼层的深度一般在100-200 μ m，因此选择的 原始硅片厚度必须较厚，这就使最后加工成的整流二极管的管压降较大，使通过整流二极 管芯片的电流密度就较小，一般只有80 lOOA/cm2。由于其管压降大、电流密度小，只能采 用较大的硅片面积来保证使用电流，这就使采用的原材料量增多，而且整流二极管成品的 陶瓷壳体外形体积也增大，造成使用中占用的空间较大，不符合节能减排低碳的原则。
发明内容本实用新型的目的是提出一种大功率高电流密度整流二极管芯片，改变已有整流 二极管芯片的结构，以提高整流二极管的电流密度，减小芯片体积，节约产品成本。本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片，由硼层、N型层和浓磷层组 成，所述的硼层、N型层和浓磷层依次排列，其中所述的硼层的厚度为50-60 μ m，所述的浓 磷层的厚度为10-12 μ m，芯片厚度为180-200 μ m。本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片，采用先扩磷后扩硼的 工艺，在硅片表面先预沉积上一层磷(N+)层(约10-12μπι)，然后磨去一面N+层(约 10-12 μ m)，再扩散P+层(约50-60 μ m)，同时把N+层前沿推进形成一个浓度分布平缓的缓 冲区，阻挡空间电荷区的扩展，减薄N层厚度，起到降低管压降的作用，并且大幅减小了硅 片厚度，以大大提高了电流密度(高达500A/cm2)。
图1是本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片的结构示意图。图2是利用本发明方法制备的整流二极管芯片的杂质浓度分布图，图2中，左侧纵 坐标为硼层浓度，右侧纵坐标为磷层浓度，横坐标为结深与片厚。图1中，1是硼层，2是N型层，3是浓磷层。
具体实施方式
本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片，其结构如图1所示，由硼 层1、N型层2和浓磷层3组成。硼层1、N型层2和浓磷层3依次排列，其中硼层的厚度为 50-60 μ m，浓磷层的厚度为10-12 μ m，芯片总厚度为180-200 μ m。本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片，可以采用以下步骤制备
3[0013](1)采用乳胶磷源扩散方法在N型硅片的两个表面扩散磷，使形成的每个浓磷层 厚度为10-12 μ m，扩散过程为(1-1)在二氧化硅乳胶中加入五氧化二磷，加入的质量比为二氧化硅乳胶五 氧化二磷=1 0.1-0. 5，使完全溶解，成为含磷二氧化硅乳胶源；(1-2)将上述含磷二氧化硅乳胶源涂布在N型硅片的两个表面，涂布层厚度为 3000-4000 埃；(1-3)将涂胶后的N型硅片置于100°C _200°C下烘烤5_10分钟；(1-4)将上述烘烤后的N型硅片送入扩散炉中，在1200°C -1260°C下扩散1. 5-2. 5 小时，在硅片二面形成浓磷层。(2)将上述两个浓磷层中的一个磨去，在磨去了浓磷层的表面扩散硼，使硼层的厚 度为50-60 μ m，扩散过程为(2-1)在二氧化硅乳胶中加入三氧化二硼，加入的质量比为二氧化硅乳胶三 氧化二硼=1000 20-30，使完全溶解，成为含硼二氧化硅乳胶源；(2-2)将上述含硼二氧化硅溶解源涂布在N型硅片的磨去了浓磷层的表面，涂布 层厚度为6000-8000埃；(2-3)将涂胶后的N型硅片置于100°C _200°C下烘烤5_10分钟；(2-4)将上述烘烤后的N型硅片送入扩散炉中，在1200°C-1260°C下扩散12-18小 时。以一个由上述方法制备的厚度为200的整流二极管芯片为例，如果用已有的先扩 硼后扩磷的制造方法，要达到同样高的电流密度，其整流二极管芯片的直径必须达到70mm， 有效面积达到35cm2，而具有本实用新型结构的整流二极管芯片，其直径只要46mm，有效面 积约为15cm2，允许通过的通态平均电流为7000A，电流密度可达到467A/cm2，通态峰值压降 小于1. 2V，是一种高密度大电流整流二极管。由此可见，本实用新型提出的二极管芯片，节 省了原材料，并减少了由这种芯片制造的二极管在使用中所占的空间。
权利要求1. 一种大功率高电流密度整流二极管芯片，其特征在于该整流二极管芯片由硼 层、N型层和磷层组成，所述的硼层、N型层和磷层依次排列，其中所述的硼层的厚度为 50-60 μ m，所述的磷层的厚度为10-12 μ m，芯片厚度为180-200 μ m。
专利摘要本实用新型涉及一种大功率高电流密度整流二极管芯片，属于半导体器件制造技术领域。由硼层、N型层和浓磷层组成，硼层、N型层和浓磷层依次排列。其中硼层的厚度为50-60μm，浓磷层的厚度为10-12μm，芯片厚度为180-200μm。本实用新型提出的大功率高电流密度整流二极管芯片，采用先扩磷后扩硼的工艺，在硅片表面先预沉积上一层磷(N+)层，然后磨去一面N+层，再扩散P+层，同时把N+层前沿推进形成一个浓度分布平缓的缓冲区，阻挡空间电荷区的扩展，减薄N层厚度，起到降低管压降的作用，并且大幅减小了硅片厚度，以大大提高了电流密度，可以高达500A/cm2。
文档编号H01L29/861GK201845784SQ201020206198
公开日2011年5月25日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者金小玲 申请人:金小玲