本发明专利技术公开了一种1.3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二极管的制作方法，包括：N型半导体硅材料作为半导体衬底，在N型半导体衬底上掺杂N+型杂质，去除半导体衬底一面的N+型杂质层，在暴露出的N-型半导体材料上再双杂质掺杂P+型杂质，再进行重金属铂掺杂，采用真空镀膜工艺制作硅片两面的金属化层，多芯片冶金键合成管芯组件，将硅片分割成所需尺寸的管芯，将分割后的管芯组件与引线组件通过高温烧结冶金键合，玻璃钝化封装，将调制好的玻璃粉糊涂覆在串联的12片管芯上，即完成玻璃封装二极管的制作。本发明专利技术产品具有电压高、正向小、反向恢复短、高温工作稳定好，长期工作可靠性高等特点，广泛应用于航空、航天、电子、兵器、船舶等领域。
【技术实现步骤摘要】
-种1.3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二极管的制作 方法
本专利技术属于半导体
，涉及一种1.3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二 极管的制作方法。
技术介绍
在大型或高压电路中，一般的整流二极管由于反向耐压太低，在负半周时PN结被 击穿而无法完成整流功能，因此国内外普遍采用多个二极管串联的方式组成硅堆，来实现 高的反向耐压。但由于多个二极管串联，工艺繁复、不适于大批量生产，串联后的硅堆体积 大、安装不便，串联后硅堆总的正向压降是每个二极管的体压降之和，在产品工作时正向功 率损耗大，整流效果差。尤其是高频电路中做整流用的1.3万伏以上的超高压快恢复二极 管目前在国内还属于空白。因此，超高压、快恢复二极管制作方法的意义就是要实现产品体 积小型化、商频化、电压超商化（1.3万伏以上）。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种1. 3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二极管的制作方 法，解决了现有技术中存在的问题，制作的超高压快恢复二极管电压高、正向小、反向恢复 短、高温工作稳定好，长期工作可靠性高。 为解决上述问题，本专利技术实例提供一种1. 3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二 极管的制作方法，该方法包括下述步骤： 步骤S101，提供N型半导体硅材料作为半导体衬底； 步骤S102,采用高温扩散的方法在N型半导体衬底上掺杂N+型杂质，扩散温度为 1000°C?1200°C，保证扩散结深达到40iim?lOOiim ; 步骤S103,采用磨片的方法去除半导体衬底一面的N+型杂质层，暴露出f层； 步骤S104,在暴露出的N_型半导体材料上再双杂质掺杂P+型杂质，采用高温扩 散的方法形成PN扩散结，扩散温度在1000°C?1200°C，P+型杂质扩散结深达到40iim? 80 u m ； 步骤S105,对掺杂好的硅片，再采用高温扩散的方法进行重金属钼掺杂，使重金属 钼掺杂后，扩散温度在900°C?950°C ; 步骤S106,采用真空镀膜工艺制作硅片两面的金属化层A1，金属化层厚度为5? 13 u m ； 步骤S107,多芯片冶金键合成管芯组件，采用若干片管芯与外引线进行冶金键合， 在多温区进行烧结； 步骤S108,采用机械分割法将硅片分割成所需尺寸的管芯； 步骤S109,将分割后的管芯组件与引线组件通过高温烧结冶金键合，烧结温度为 400。。?780。。； 步骤S110,玻璃钝化封装，封装前采用多管芯台面腐蚀液腐蚀管芯，露出PN结，采 用缩铝腐蚀液去除多余的铝层，然后将调制好的玻璃粉糊涂覆在腐蚀后并串联的管芯上， 置于多温区烧结炉内高温键合，出炉后降至室温，即完成玻璃封装二极管的制作。 进一步地，步骤S101中，根据不同的反向电压选择材料电阻率40?50 Q . cm，单管 电压至少在1500V以上，所述N型衬底的厚度为500 ii m。 进一步地，在N型半导体衬底上掺杂N+型杂质为P205或磷烷。 进一步地，在暴露出的f型半导体材料上再双杂质掺杂P+型杂质为硼的化合物 B2〇3、硼的氟化物BF或硼烷和铝的化合物A1N03。 进一步地，步骤S105中，所述重金属钼掺杂，钼材料按照质量比为氯钼酸：酒精= 0? 1?lg :1000ml比例配制。 进一步地，步骤S107中，若干片管芯与外引线以20-100mm/min行进速率依次在高 纯N 2保护的多温区烧结冶金键合，温区为：550°C?600°C、650°C?750°C、700°C?800°C、 600°C?700°C ;烧结完成后，在400°C?600°C的温度下进行高温合金。 进一步地，所述多管芯台面腐蚀液按照下述质量比的原料配制而成： HN03 :HF :H3P04 :HAC = (2-4) : (1-2) :(1-3) : (1-3)。 进一步地，所述去除铝层缩铝腐蚀液按照下述质量比的原料配制而成： H3P04 :H20 = (1-2) : (5-10)。 进一步地，所述多管芯台面腐蚀时间为30s?3min ;所述去除铝层腐蚀时间为 2 ?5min〇 进一步地，步骤S110中，将分割后的管芯组件与引线组件以20-100mm/min行进 速率依次在多温区烧结炉内高温键合，温区范围确定为：450°C?550°C、500°C?600°C、 550?650°C、600°C?750°C、500°C?600。 进一步地，所述玻璃钝化烧结采用高温耐酸玻璃粉。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点： 本专利技术实例通过多管芯烧结工艺实现PN结串联，替代单个二极管产品串联，有效 的减小了产品的封装体积，并通过全新的管芯材料设计和管芯纵向结构设计，保证反向电 压达到1. 3万伏以上，并有效减小正向压降。 本专利技术采用在管芯两面用真空镀膜的方式制作金属化层，提高了管芯之间和管芯 组件与引线组件之间的焊接强度，为缩小产品封装体积提供保证。 本专利技术采用需将12片左右的管芯在550°C?800°C的温度范围内冶金键合在一起 (串联），并对多个管芯同时进行台面PN结腐蚀，将反向电压提高到1. 3万伏以上，远大于 国内已有产品的反向电压指标。 本专利技术采用在温度梯度多温区400°C?780°C的温度范围内将管芯组件与引线组 件进行冶金键合，提高了管芯组件与引线组件之间的焊接强度，同时减小产品热阻（工作 时的热损耗），提高产品长期工作稳定性。 本专利技术采用将调制好的玻璃粉糊涂覆在串联的12片管芯上，经500°C?700°C高 温烧结后完成玻璃钝化，在减小产品封装体积的同时，有效的降低漏电流，提高高温工作稳 定性和可靠性。 国内已有技术多用单独的二极管串联实现1万伏以上的产品，但体积太大，可靠 性低，且未见能达到相同技术指标的同类产品。 本专利技术由于是将PN结直接串联，因此比单个二极管产品串联有效的减小了产品 的正向压降，但对于正向损耗要求更小的电路，就必须通过全新的制造方法来实现。整流二 极管的反向电压、正向压降、反向恢复时间在设计和工艺中是互相矛盾的参数，当反向电压 达到1. 3万伏以上时，单管电压至少要在1500V以上，管芯材料的电阻率要提高、高阻区厚 度也要提高，但同时产品正向压降会增大；反向恢复时间要减小，就必须采用重金属掺杂来 降低少子寿命，同时产品的正向压降也会增大。因此既要保证1. 3万伏以上的电压，又要使 产品正向电压很小（〈10V)，还要保证反向恢复时间250ns)的超高压二极管制作方法就 非常有意义。 国内已有技术是将7、8片管芯串联的产品，但电压要达到1万伏很困难，出个别产 品可以，但无法批量生产，同时正向和反向恢复时间指标都很差，本专利技术采用高温管芯冶金 键合工艺将多个PN结管芯冶金键合、采用多管芯台面腐蚀工艺和玻璃封装工艺解决了上 述问题。 本专利技术产品已广泛应用于航空、航天、电子、兵器、船舶等领域，以体积小、安装方 便、产品可靠性高等优点得到用户认可。 本专利技术产品具有电压高、正向小、反向恢复短、高温工作稳定好，长期工作可靠性 高等特点，在市场上无可替代，是超高压快恢复二极管的生产方向。 【附图说明本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种1.3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二极管的制作方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：步骤S101，提供N型半导体硅材料作为半导体衬底；步骤S102，采用高温扩散的方法在N型半导体衬底上掺杂N+型杂质，扩散温度为1000℃～1200℃，保证扩散结深达到40μm～100μm；步骤S103，采用磨片的方法去除半导体衬底一面的N+型杂质层，暴露出N‑层；步骤S104，在暴露出的N‑型半导体材料上再双杂质掺杂P+型杂质，采用高温扩散的方法形成PN扩散结，扩散温度在1000℃～1200℃，P+型杂质扩散结深达到40μm～80μm；步骤S105，对掺杂好的硅片，再采用高温扩散的方法进行重金属铂掺杂，使重金属铂掺杂后，扩散温度在900℃～950℃；步骤S106，采用真空镀膜工艺制作硅片两面的金属化层Al，金属化层厚度为5～13μm；步骤S107，多芯片冶金键合成管芯组件，采用若干片管芯与外引线进行冶金键合，在多温区进行烧结；步骤S108，采用机械分割法将硅片分割成所需尺寸的管芯；步骤S109，将分割后的管芯组件与引线组件通过高温烧结冶金键合，烧结温度为400℃～780℃；步骤S110，玻璃钝化封装，封装前采用多管芯台面腐蚀液腐蚀管芯，露出PN结，采用缩铝腐蚀液去除多余的铝层，然后将调制好的玻璃粉糊涂覆在腐蚀后并串联的管芯上，置于多温区烧结炉内高温键合，出炉后降至室温，即完成玻璃封装二极管的制作。...
【技术特征摘要】
1. 一种1.3万伏以上超高压、快恢复玻璃封装二极管的制作方法，其特征在于，该方法 包括下述步骤： 步骤S101，提供N型半导体硅材料作为半导体衬底； 步骤S102,采用高温扩散的方法在N型半导体衬底上掺杂N+型杂质，扩散温度为 1000°C?1200°C，保证扩散结深达到40iim?lOOiim; 步骤S103,采用磨片的方法去除半导体衬底一面的N+型杂质层，暴露出f层； 步骤S104,在暴露出的f型半导体材料上再双杂质掺杂P+型杂质，采用高温扩散的方 法形成PN扩散结，扩散温度在KKKTC?1200°C，P+型杂质扩散结深达到40 y m?80 y m ; 步骤S105,对掺杂好的硅片，再采用高温扩散的方法进行重金属钼掺杂，使重金属钼掺 杂后，扩散温度在900°C?950°C ; 步骤S106,采用真空镀膜工艺制作硅片两面的金属化层A1，金属化层厚度为5? 13um； 步骤S107,多芯片冶金键合成管芯组件，采用若干片管芯与外引线进行冶金键合，在多 温区进行烧结； 步骤S108,采用机械分割法将硅片分割成所需尺寸的管芯； 步骤S109,将分割后的管芯组件与引线组件通过高温烧结冶金键合，烧结温度为 400。。?780。。； 步骤S110,玻璃钝化封装，封装前采用多管芯台面腐蚀液腐蚀管芯，露出PN结，采用缩 铝腐蚀液去除多余的铝层，然后将调制好的玻璃粉糊涂覆在腐蚀后并串联的管芯上，置于 多温区烧结炉内高温键合，出炉后降至室温，即完成玻璃封装二极管的制作。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101中，根据不同的反向电压选择 材料电阻率40?50Q.cm，单管电压至少在1500V以上，所述N型衬底的厚度为500iim。3. 根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉蓉，
申请(专利权)人：西安卫光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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