[发明专利]一种大功率双向晶闸管的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率大电流双向晶闸管的生产方法。

技术背景

目前，电器行业朝着高集成、大电流、大功率的方向发展。在交流电路中，由于一只双向晶闸管替代了两只反并联的普通晶闸管，同时又减少了触发电路及保护电路，达到了结构简单、体积缩小、成本降低的目的，在交流控制领域里成为一种较理想的控制元件，然而，目前行业中所生产的双向晶闸管元件，随着元件电流容量的增大，普遍存在换向特性不佳，造成在感性或容性负载换向失败，无法使用。已知解决(dv/dt)_c的换向能力的方法有几种方法：1.用掺金的方法在隔离区增加大量复合中心使少子在跨越隔离区时被复合掉，但缺点是制造工艺麻烦，成本较高会影响器件的其它参数，是最初的试验方法，目前基本上不用；2.用电子辐照的方法借助电子辐照的设备在掩蔽模具的作用下在隔离区产生复合中心，也能提高换向能力，但它的缺点是投资较大，成本较高，工艺操作复杂，产量受到限制，技术推广较困难。因此国内行业目前一般只做到800A的双向晶闸管，更大电流双向晶闸管方面的研究，尚属空白。

发明内容

本发明的目的在于克服上述的缺陷提供一种能达到1200A的大功率双向晶闸管的生产方法。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

一种大功率双向晶闸管的生产方法，其主要工艺步骤：硅片超砂、硼铝乳胶源扩散、化抛、机抛、氧化、光刻、三氯氧磷扩散、烧结、反刻、合金、表面磨角、腐蚀、保护。其特征在于：

所述的化抛工艺步骤为：对化抛面进行表面浓度分档、将不化抛一面用黑胶进行保护、对同一档表面浓度的片子进行化抛，化抛到工艺所要求的浓度、将化抛后的硅片用去离子水冲净酸液，丙酮脱水后用甲苯超去黑胶，烘干；

所述的光刻工艺步骤为：将两只反向晶闸管在光刻板上定位，其之间的隔离区为1-1.4mm，将硅片进行干燥处理、甩胶、前烘、曝光、显影、定影、坚膜、保护、腐蚀、去光刻胶；

所述的烧结工艺步骤为：

将清洁处理好的硅片用镊子钳在干净的滤纸上，放在红外线下烘；铝片：将腐蚀好的铝片经丙酮脱水两次后钳在滤纸上，放在红外线下烘干；钼片：将钼片用镊子钳在干净的滤纸上，放在红外线下烘；石墨粉：存放在80±2℃烘箱内待用；

烧结装模顺序依次为钼片、铝片、硅片、石墨粉，按此重复；

进炉烧结，真空抽至5×10^-3Pa时，炉体温度升到850℃左右，开始套炉升温，控制烧结温度恒温，恒温结束后，自然冷却，降至14mV抬炉，关扩散泵电炉，降至6mV左右，放气出炉。

本发明目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的化抛工艺步骤中，化抛液的配比为硝酸∶氢氟酸∶冰乙酸＝3∶1∶1；

前述的光刻工艺步骤为：将双向晶闸管在光刻板上定位，其之间的隔离区为1.4mm，其扇形展开后θ＝2°，N型远端离中心线距离为2.2mm；

前述的光刻工艺中曝光步骤为：将硅片在光刻板上进行双面曝光、曝光时间约30～45秒、光刻板必须对准对好，确保隔离区的间距；

前述的烧结工艺步骤中，铝片厚度为0.011-0.013mm；

前述的烧结工艺步骤中，烧结温度恒定在600～625℃左右，恒温时间5±1分钟。

用本发明工艺生产的大功率双向晶闸管，由于在工艺上作了以下改进：(1)采用化学抛光的方法使P₂N₁P₁N₃的晶闸管反向表面浓度注入比扩大为10⁴，而P₁N₁P₂N₂的反向注入比在10³；(2)增大元件中两只晶闸管之间隔离区之间的距离，使换向过程中P₁N₁P₂N₂晶闸管基区中的载流子尽量少地扩散到P₂N₁P₁N₃晶闸管的基区，反之亦然，减弱了两只普通晶闸管在换向时的相互影响而造成换向失败，从而提高器件的换向能力(dv/dt)_c；(3)采用石墨粉烧结工艺来进行烧结，改善钼、铝、硅之间的沾润，提高了器件电流的容量。

具体实施方式

一种大功率双向晶闸管的生产方法，其主要工艺步骤：硅片超砂、硼铝乳胶源扩散、化抛、机抛、氧化、光刻、三氯氧磷扩散、烧结、反刻、合金、表面磨角、腐蚀、保护。

实施例1