一种半导体器件芯片电子辐照加工方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件芯片电子辐照加工方法，该方法首先根据参数大小对半导体器件芯片进行分档归类；然后将同档芯大片叠层整体排列，放入固定装置中，再放入辐照传输装置上，采用电子束对其进行扫描辐照，可以是单面辐照，也可以是双面辐照；再将经过辐照的半导体器件芯片在防氧化条件下进行热处理；最后将经过热处理的芯大片，采用常规技术制成成品管。与现有技术相比，采用本发明专利技术的方法后，可以大大提高芯大片辐照的效率，而且能够调节器件参数，保证器件参数在合格范围内，同时可以降低辐照成本、减短辐照周期、节省辐照能源、提高器件稳定性，有利于实现大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的加工方法，具体涉及一种通过对半导体芯大片进行 叠层辐照从而提高辐照效率的半导体器件芯片的加工方法，该方法可以降低晶体管贮存时 间ts和二极管反向恢复时间t 参数，能够提高半导体器件的辐照效率和调节器件参数，从 而保证器件参数在合格范围内。
技术介绍
目前，半导体器件在电子产品中得到广泛应用。开关晶体管主要用于计算机电源、电子镇流器、电子节能灯、手机充电器、电子适 配器等功率开关电路，是该类电子产品的核心部件；快速二极管主要用于电视机、DVD等开 关电路。2005年前，开关晶体管芯大片主要进口韩国三星牌同类系列产品，2005年后，芯大 片国产化。现在国内仅开关晶体管4-6英寸芯大片年产量达上千万，其中每个芯大片中又 含分立器件上千个左右，国内市场巨大。开关晶体管原降低贮存时间ts参数，是采用单片芯片电子辐照取代掺金、掺钼工 艺；快速二极管降低t 参数除采用单片芯片掺金、掺钼工艺外，国产部分厂家还采用单片 芯片电子辐照或成品管电子辐照(见杭德生专利技术专利“降低超快、特快、快速塑封二极管反 向恢复时间的方法”专利号ZL200410041382. 9)，使开关晶体管、快速二极管提高开关速度 的工艺方法取得长足的进步。但是，采用单片芯大片电子辐照在实际运用中存在以下缺点由于产量巨大，芯大 片辐照效率低、辐照周期长，满足不了用户生产的需要；而且辐照成本高，不利于扩大生产； 有的采用低能加速器电子束进行辐照，辐照后器件参数稳定性差。另一方面，对于辐照剂量 过大造成器件参数ts或t 过小的不合格品，现有技术中无法补救，大大降低成品率。专利
技术实现思路
专利技术目的为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种既能提高生产效率 又能精确调节器件参数保证器件参数在合格范围内，还可以降低辐照成本、减短辐照周期、 节省辐照能源、提高器件稳定性的半导体器件芯片的加工方法。技术方案为实现上述目的，本专利技术的，包 括以下步骤A)根据参数大小对半导体器件芯片进行分档归类，通常按照单片芯大片的ts或 trr参数的测量值大小进行分档，根据分档选择电子注量，可提高器件参数的一致性和重复 性。B)将同档芯大片叠层整体排列，放入固定装置中(例如可以放入薄层开口圆柱形 塑料盒内)，再放入辐照传输装置上，采用电子束对其进行扫描辐照，可以大大提高辐照效 率；C)将经过辐照的半导体器件芯片在防氧化条件下进行热处理，可使器件参数稳定可靠；同时，改变热处理条件(温度或时间)可以调节器件参数值，使器件参数精度更高，例 如，当ts或参数过小时，可以使之上升，提高成品率。最后，将经过热处理的芯大片按照常规工艺制成成品管，例如切割成小片焊接成成品管。在本专利技术中，所述步骤B)中可以采用单面辐照，辐照能量为10_13Mev，扫描宽度 为40-100cm，扫描速度为0. 4-5m/min,电子注量为108-1015e/cm2。但是，单面辐照存在能量 损耗问题。作为优选，所述步骤B)中还可以采用双面辐照，辐照能量为9_13Mev，扫描宽度为 40-100cm,扫描速度为0. 4-5m/min,双辐照电子注量为101(l-1044e/Cm2，每单面辐照电子注量 为总辐照电子注量的1/2。采用双面辐照比采用单面辐照效率更高，而且可弥补加速器能量在叠层中损耗问 题，即在反面能量下降，反面翻身照后能量又叠加上升。在本专利技术中，所述步骤B)中将同档芯大片叠层整体排列，其叠层厚度为 0. 3-2. 5cm。总之，叠层厚度要根据电子束在硅片材料中穿透深度决定，保证叠层厚度小于 电子束能够穿透的深度。在本专利技术中，所述步骤B)中防氧化条件下进行热处理可以是充氮热处理。在本专利技术中，所述步骤B)中防氧化条件下进行热处理也可以是真空热处理。该真 空热处理是在真空炉中进行热处理，热处理温度为150-300°C，时间0. 5-2. 5小时。在实际应用中，半导体器件芯片为快速二极管芯片(二极管正向整流电流 If ^ 6A)或开关三极管芯片(三极管集电极电流I。^ 15A)或微型可控硅器件。本专利技术中，半导体器件芯大片叠层辐照的工艺特征为芯片参数测试分类+芯大 片正面辐照+芯大片背面辐照+热处理。本专利技术采用加速器产生的高能电子来扫描辐照从而降低开关晶体管的贮存时间 ts或二极管的反向恢复时间t ，加速器能量越高，电子束穿透能力越强，辐照主要为电子 束，电子束注量越大，ts、trr下降越快；ts、trr要保证在合格范围内。在本专利技术中，芯大片是按开关晶体管、快速二极管等产品工艺结构参数设计的。将 多个同档芯大片叠层后，采用单面或双面辐照来取代单个芯大片单面辐照工艺，本专利技术主 要解决芯大片辐照的效率问题，调节ts、trr精度问题、ts、trr参数稳定问题。有益效果本专利技术的，与现有技术相比，具 有以下优点1.采用芯大片叠层辐照，单面叠层辐照的效率比原单片辐照效率提高70-80倍， 采用双面叠层辐照的效率又比单面叠层辐照的效率翻番；2.采用双面叠层辐照可弥补加速器能量在叠层中损耗问题，即在反面能量下 降，反面翻身照后能量又叠加上升；3.辐照后可改变热处理条件，使参数趋于一致，达到正常值范围，变不合格产品为 合格产品，能够提高成品率和器件参数精度；4.可根据辐照等t 、ts参数分类，利用加速器电子束剂量分布与射线穿透深度分 布曲线决定芯片叠层厚度，即叠层厚度要根据电子束在硅片材料中穿透深度决定，保证叠 层厚度小于电子束能够穿透的深度，可保证辐照后ts、t 趋于一致，提高成品率，提高参数一致性；5.辐照后采用适当热处理条件，可使器件ts、trr参数稳定可靠。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。实施例1 半导体器件芯片为开关三极管芯片，三极管集电极电流I。= 7A。待辐 照的芯大片为区熔N型NTD硅单晶经三重扩散后形成的三极管芯片。可以采用单面辐照首先根据ts参数大小对三极管芯片进行分档归类，例如分为 以下五档4 < ts 彡 5 μ m、5 < ts 彡 6 μ m、6 < ts 彡 7 μ m、9 < ts 彡 10 μ m和 9 < ts 彡 10 μ m ； 然后，将同档芯大片叠层整体排列(其叠层厚度为1.5cm)，放入固定装置中，再放入辐照传 输装置上，采用电子束对其进行扫描辐照，采用单面辐照，辐照能量为12. 5Mev，扫描宽度为 60cm，扫描速度为2m/min，电子注量为7X1012e/cm2 ；之后将经过辐照的半导体器件芯片在 防氧化条件下进行热处理，该热处理为真空热处理，即在真空炉中进行热处理，热处理温度 为300°C，时间为1. 5小时；最后将经过热处理的芯大片切割成小片焊接成成品三极管。也可以采用双面辐照首先根据％参数大小对三极管芯片进行分档归类，例 如分为以下五档4 < ts彡5 μ m、5 < ts彡6 μ m、6 < ts彡7 μ m、9 < ts彡10 μ m和9<ts < 10 μ m ；然后，将同档芯大片叠层整体排列(其叠层厚度为1. 5cm)，放入固定装置 中，再放入辐照传输装置上，采用电子束对其进行扫描辐照，采用双面辐照，辐照能量为 10. 5Mev，扫描宽度为65cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件芯片电子辐照加工方法，其特征在于包括以下步骤：Ａ）根据参数大小对半导体器件芯片进行分档归类；Ｂ）将同档芯大片叠层整体排列，采用电子束对其进行扫描辐照；Ｃ）将经过辐照的半导体器件芯片在防氧化条件下进行热处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杭德生，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84