用于铂掺杂的浸泡溶液及快恢复二极管制备工艺中的铂掺杂方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于二极管的制备领域，具体涉及一种用于钼掺杂的浸泡溶液及快恢复二 极管制备工艺中的钼掺杂方法。
【背景技术】
[0002] 快恢复二极管(简称FRD)，是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体 二极管，主要应用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极 管、续流二极管或阻尼二极管使用。
[0003] 在快恢复二极管中，硅快恢复二极管应用广泛。为了提高开关速度，减少反向恢复 时间T"，传统的方法是采用重金属掺杂(如掺金、掺钼）和电子辐射等技术在二极管中大面 积甚至是整体引入复合中心来消除二极管中的过剩载流子，实现降低器件反向恢复时间1" 的目的。掺金器件能级较深，高温特性较差；电子辐照感生的缺陷不稳定，在较低温度下会 退化消失，且制备得到的器件漏电流偏大；而钼扩散形成的替位原子是稳定的结构，因此器 件的高温稳定性好。
[0004] 在快恢复二极管的制备过程中，常见的掺钼工艺是钼蒸发或钼溅射。在快恢复二 极管中，作为复合中心的钼量很小，钼溅射或钼蒸发造成钼的消耗量过大，过多的钼在硅片 上，造成浪费，且提高了制作成本；而钼蒸发或钼溅射是以物理方式沉积在硅片表面，导致 应力，带来过多的张力，影响钼的激活，阻碍钼成为有效的复合中心，造成快恢复二极管性 能欠佳。
[0005] 因此，本领域急需一种制备快恢复二极管制备工艺过程中的钼掺杂的方法，该方 法的成本低，操作简便，条件易控，制备得到的钼掺杂硅材料用于快恢复二极管的性能表现 优良。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种快恢复二极管制备工艺过程中 的钼掺杂的方法，该方法的操作简便，条件易控，且制备得到的钼掺杂硅材料用于快恢复二 极管的性能表现优良。
[0007] 本发明提供的快恢复二极管制备工艺过程中的钼掺杂的方法是将硅片材料浸泡 在钼掺杂溶液中，使钼离子以游离态的形式吸附在硅片表面，达到降低应力几乎为零的目 的，这种方式有助于钼在硅片材料中形成高效的复合中心，实现正向压降（Vf)和反向恢复 时间（T")性能的最优化。
[0008] 本发明提供的方法创新性的采用钼掺杂溶液实现对硅片材料的钼掺杂，克服了现 有技术只采用钼蒸发、钼溅射等气相沉积方法进行钼掺杂的技术偏见。
[0009] 本发明首先提供了一种用于钼掺杂的浸泡溶液，所述溶液中含有氯亚钼酸铵和氢 氟酸。
[0010] 本发明所述浸泡溶液中，氯亚钼酸铵的浓度为0.01~lOg/L去离子水，例如 0? 02g/L、0. 07g/L、0. 14g/L、0. 18g/L、0. 5g/L、0. 8g/L、l. 3g/L、2. 7g/L、3. 3g/L、5g/L、6. 4g/ L、7. 8g/L、8. 7g/L、9. 5g/L、9. 9g/L等。也就是说，在所述浸泡溶液中，每升去离子水加入 0.01~10g的氯亚钼酸铵。
[0011] 本发明所述浸泡溶液中，每克氯亚钼酸铵对应加入〇. 1~1000mL的氢氟酸，例如 每克氯亚钼酸铵对应加入氢氟酸的量为〇. 4mL、0. 9mL、l. 4mL、4mL、15mL、27mL、44mL、58mL、 70mL、120mL、205mL、220mL、287mL、356mL、568mL、675mL、780mL、956mL、998mL等；其中，所述 加入的氢氟酸以30v%的浓度计。本发明并不限定氢氟酸的浓度，此处所述氢氟酸以30v% 的浓度计，只是为了更明确的表示实际加入的氢氟酸的量，也就是说，本发明加入的氢氟酸 的浓度可以是任意可以获得的氢氟酸的浓度，例如20%、25%、40%、37%等，只需进行相应换 算即可。
[0012] 本发明还提供了一种快恢复二极管制备工艺中的钼掺杂方法，所述方法包括如下 步骤：
[0013] (1)将硅片浸泡在前述的用于钼掺杂的浸泡溶液中，获得吸附了钼离子的硅片；所 述硅片为PN结二极管硅片；
[0014] (2)退火，获得钼掺杂的硅材料。
[0015] 本发明提供的快恢复二极管制备工艺中的钼掺杂方法中，通过将硅片浸泡在浸泡 溶液中，实现了将钼元素吸附于硅片上的目的，之后经过退火工艺，使钼元素扩散至硅片内 部，并被激活为有效的复合中心。
[0016] 本发明所述硅片为任何型号的PN结二极管硅片，不做具体限定，本领域可以通过 专业知识进行制作或者通过商购获得。
[0017] 优选地，本发明所述快恢复二极管制备工艺中的钼掺杂方法中，所述浸泡时间 > 0.1s，例如 0.5s、4s、35s、80s、208s、296s、450s、552s、700s、852s、968s、1058s、1540s、 1854s、2050s、2358s等；优选0? 1~2000s;浸泡温度为5~50°C，优选20~35°C，例如 22。。、25。。、29。。、34。。等。
[0018]优选地，步骤（2)之前进行步骤（2'）：清洗吸附了钼离子的硅片，除去硅片上游离 的钼尚子。
[0019]本发明对于"步骤（2'）：清洗吸附了钼离子的硅片，除去硅片上游离的钼离子"的 方式不做具体限定，本领域技术人员可以根据掌握的专业知识或实际情况进行选择，典型 但非限制性的包括：将吸附了钼离子的硅片置于氢氟酸中浸泡或冲洗；或将吸附了钼离子 的硅片置于双氧水和硫酸溶液中浸泡或冲洗；或将吸附了钼离子的硅片置于氢氟酸和氟化 铵中进行浸泡或清洗；或者将吸附了钼离子的硅片置于去离子水中进行浸泡或清洗等等。
[0020] 本发明对于退火的方式不做具体限定，本领域技术人员可以根据掌握的专业知识 和实际情况对退火的方式和条件进行选择，典型但非限制性的包括真空退火、炉管退火、接 触式大电流退火、红外退火或感应式退火炉退火等等。
[0021] 优选地，步骤（2)所述退火的方式选自炉管退火和/或红外退火。
[0022] 本发明对于退火的具体条件也不做具体限定，典型但非限制性的，所述炉管退火 的条件为：退火温度300~1200°C，退火时间1~500min。
[0023] 为了能够进一步活化硅片中的钼离子，本发明进一步优选在步骤（2)所述退火之 后将硅片浸泡于盐酸和双氧水的溶液中。
[0024] 作为优选技术方案，本发明所述快恢复二极管制备工艺中的钼掺杂方法包括如下 步骤：
[0025] (1)将硅片浸泡在权利要求1所述的浸泡溶液中，获得吸附了钼离子的硅片；
[0026] (2'）清洗吸附了钼离子的硅片，除去硅片表面游离的钼离子；
[0027] (2)退火，将硅片浸泡于盐酸和双氧水的溶液中，取出晾干即获得钼掺杂的硅材 料。
[0028] 本发明进一步提供了一种快恢复二极管，所述快恢复二极管由前述方法制备得到 的钼掺杂硅材料制备得到。
[0029] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0030] ( 1)本发明提供的方法克服了现有技术采用气相沉积(如蒸发或溅射等）进行钼掺 杂的技术偏见，创新性的采用溶液对硅片材料进行钼掺杂，为快恢复二极管制备工艺中的 钼惨杂方法提供了一种新的思路；
[0031] (2)本发明提供的钼掺杂方法使钼离子以游离态的形式吸附在硅片表面，达到降 低应力几乎为零的目的，这种方式有助于钼在硅片材料中形成高效的复合中心，实现正向 压降（Vf)和反向恢复时间（T")性能的最优化；
[0032] (3)本发明提供的钼掺杂方法操作简便，条件易控，且制备得到的钼掺杂硅材料用 于快恢复二极管的性能表现良好。
【具体实施方式】
[0033] 为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施 例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0034] 本发明【具体实施方式】所使用的PN结二极管硅片的厚度为39