专利名称：一种p型杂质源的制备及掺杂工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于电力半导体器件生产中的一种P型杂质源的制备及掺杂工艺。
背景技术：
目前，在晶闸管生产工艺中的一次P型掺杂工艺，主要有闭管铝镓扩散和硼铝涂层扩散，闭管铝镓扩散工艺，真空封管难度大，工艺复杂，扩散质量受硅片数量和石英管质量的影响，扩散参数不易调整，参数分散性大，重复性较差，周期长，成本高；硼铝涂层扩散工艺，杂质浓度分布不理想，因硼杂质分布较陡，造成电参数分散性大，产品合格率和优品率较低等。因上述两种扩散工艺存在不足，直接影响电力半导体器件质量及生产发展，进而影响经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，操作方便、扩散均匀和重复性较好，杂质浓度分布较理想，成本较低，合格率较高的P型杂质源的制备及掺杂工艺。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现先将液态硝酸铝镓源涂布在N型硅片上，然后置于扩散炉，采用开管系统，进行铝镓掺杂，整个扩散过程是在氮气氛保护下，在同一扩散炉内经一次高温连续完成P型扩散。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现所述的液态硝酸铝镓源是先将高纯镓或氧化镓0.8-1.5重量份和高纯铝粉或氧化铝0.5-1重量份与硝酸在反应容器中生成固态硝酸铝镓源，然后将固态硝酸铝镓源溶入无水乙醇而成；所述的高温是1200-1260℃，扩散时间通常要根据不同的电力半导体器件制备要求来确定，一般控制为15-30小时，为了减少扩散片的缺陷，提高少子寿命等，高温扩散结束后，要采取缓慢降温法，以1-3℃/分的速度进行缓慢降温，当降温至650-700℃时，再自然降至室温。
说明及注意事项(1)硝酸铝镓源的制备，要在通风良好的设施(如通风橱等)中进行。
(2)硝酸铝镓源的制备、存放、涂源等，所用器具要进行严格清洗处理，保持洁净，干燥。
(3)本发明可根据电力半导体器件的不同设计要求，通过调节镓、铝的比例和浓度，及调整扩散温度、时间、氮气氛等，以达到设计要求。
本发明的硝酸铝镓源的制备容易，采用涂源法易于操作，省时，扩散工艺简单，生产稳定，操作方便，扩散均匀、重复性较好，杂质浓度分布较理想，周期短，成本较低，合格率提高5～10％，晶闸管的触发参数、动态特性和高温性能好。
具体实施例方式实施例11、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将0.8克的高纯镓和0.5克的高纯铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，80毫升即可，并在800瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入50毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分快速溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将5滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1200℃，在氮气氛(90毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散30小时。
5、缓慢降温在氮气氛(90毫升/分)保护下，以1℃/分的速度进行慢降温，当温度降到650℃时，改为自然降温至室温。
实施例2
1、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将1.5克的高纯镓和1克的高纯铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，150毫升即可，并在500瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入100毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将3滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1260℃，在氮气氛(50毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散18小时。
5、缓慢降温在氮气氛(50毫升/分)保护下，以3℃/分的速度进行慢降温，当温度降到700℃时，改为自然降温至室温。
实施例31、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将0.8克的氧化镓和0.6克的氧化铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，130毫升即可，并在600瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入50毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分快速溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将4滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1240℃，在氮气氛(100毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散25小时。
5、缓慢降温在氮气氛(100毫升/分)保护下，以1℃/分的速度进行慢降温，当温度降到680℃时，改为自然降温至室温。
实施例41、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将1.1克的氧化镓和0.8克的氧化铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，90毫升即可，并在700瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入90毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将3滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1260℃，在氮气氛(50毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散15小时。
5、缓慢降温在氮气氛(50毫升/分)保护下，以2℃/分的速度进行慢降温，当温度降到690℃时，改为自然降温至室温。
实施例51、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将1.2克的高纯镓和0.7克的氧化铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，120毫升即可，并在650瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入70毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分快速溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将4滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1200℃，在氮气氛(80毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散20小时。
5、缓慢降温在氮气氛(70毫升/分)保护下，以1℃/分的速度进行慢降温，当温度降到670℃时，改为自然降温至室温。
实施例61、固态硝酸铝镓(复盐)源的制备。
将1.0克的氧化镓和0.8克的高纯铝粉分别放在坩锅内，再加入可满足高纯镓和高纯铝粉完全反应需要的硝酸，110毫升即可，并在700瓦的电炉上加热，用玻璃棒不断搅动，化学反应强烈，最后生成固态硝酸铝镓(复盐)源。
2、液态硝酸铝镓源的制备将固态硝酸铝镓源放在玻璃杯中，加入80毫升的无水乙醇，用玻璃棒不断搅拌，再进行超声振动(超声波)，使之充分溶解，制成液态硝酸铝镓源，倒入玻璃瓶内，待用。
3、按照常规清洗工艺，将N型硅片(毛片)严格清洗处理、烘干，用滴管将4滴液态硝酸铝镓源滴在硅片上，在红外灯和氮气氛下烘干，同样方法，再在硅片另一面涂源。
4、扩散方法采用开管系统，将涂源硅片平放在石英舟或硅舟上，推入扩散炉的恒温区，片温为1250℃，在氮气氛(70毫升/分)的保护下，进行铝镓扩散15小时。
5、缓慢降温在氮气氛(80毫升/分)保护下，以3℃/分的速度进行慢降温，当温度降到660℃时，改为自然降温至室温。
权利要求
1.一种P型杂质源的制备及掺杂工艺，其特征在于先将液态硝酸铝镓源涂布在N型硅片上，然后置于扩散炉，采用开管系统，在氮气氛保护下经一次高温连续完成P型扩散。
2.根据权利要求1所述的一种P型杂质源的制备及掺杂工艺，其特征在于所述的液态硝酸铝镓源是先将高纯镓或氧化镓0.8-1.5重量份和高纯铝粉或氧化铝0.5-1重量份与硝酸在反应容器中生成固态硝酸铝镓源，然后将固态硝酸铝镓源溶入无水乙醇而成。
3.根据权利要求1所述的一种P型杂质源的制备及掺杂工艺，其特征在于所述的高温是1200-1260℃，扩散时间为15-30小时，高温扩散结束后，以1-3℃/分的速度进行缓慢降温，当降温至650-700℃时，再自然降至室温。
全文摘要
本发明提供一种P型杂质源的制备及掺杂工艺，先将液态硝酸铝镓源涂布在N型硅片上，然后置于扩散炉，采用开管系统，在氮气氛保护下经一次高温连续完成P型扩散。所述的液态硝酸铝镓源是先将高纯镓或氧化镓0.8－1.5重量份和高纯铝粉或氧化铝0.5－1重量份与硝酸在反应容器中生成固态硝酸铝镓源，然后将固态硝酸铝镓源溶入无水乙醇而成。工艺简单，操作方便、扩散均匀和重复性较好，杂质浓度分布较理想，成本较低，合格率提高5～10％。
文档编号H01L21/02GK1728337SQ20051004380
公开日2006年2月1日 申请日期2005年6月9日 优先权日2005年6月9日
发明者刘秀喜 申请人:山东师范大学