CS244978B1

CS244978B1 - A method of producing a very fast power diode

Info

Publication number: CS244978B1
Application number: CS847190A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Dudik
Original assignee: Miroslav Dudik
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1986-08-14
Also published as: CS719084A1

Abstract

Riešenie sa týká spósobu výroby velmi rýchlej výkonovej diódy. Podstatou navrhovaného spósobu je, že křemíková epitaxná doska o štruktúre N+NP+ sa zo spodnej strany zbrúsi, následné nadifunduje, opatovne zbrúsi, spodná strana došky sa opatří obojstranne symetrickými kovovými kontaktmi a dosika sa jednostranné chemicky rozčlení na jednotlivé systémy.The solution concerns a method of manufacturing a very fast power diode. The essence of the proposed method is that a silicon epitaxial wafer with the N+NP+ structure is ground from the bottom, then deposited, ground again, the bottom side of the wafer is provided with symmetrical metal contacts on both sides and the wafer is chemically divided into individual systems on one side.

Description

Vynález sa týká sposobu výroby velmi rýphlej výkonovéj diody, ktorá má velmi nízký úbytok napátia v prednom smere a móže pracovat s vysoko pracovnou rýchlosťou.The present invention relates to a process for producing a very good power diode having a very low voltage drop in the forward direction and which can operate at a high operating speed.

Podl'a doteraz známého sposobu sa pre výrobu velmi rýchlych výkonových diód s nízkým úbytkom napatia v prednom smere využívá mesa technológia kombinovaná so sklennou pasiváciou PN přechodu, pri ktorej sa do- epitaxnej vrstvy N typu narastenej na nízkoodporovom substráte N⁺ vytvoří PN přechod difúziou akceptoru, ďalej sa křemíková doska naoxiduje, zavedu sa do nej rekombinačné centra, napr. difúziou zlata k získaniu vysokofrekvenčných vlastností, spodná strana kremíkovej došky- sa vybrúsi a v- epitaxnej vrstvě sa vyleptajú kanáliky až pod PN přechod za použitia fotolitografickej techniky, dalej sa do vyleptaných kanálov nanesie pasjvačné nízkoalkalické sklo, staví sa, nanesie sa metalizácia napr. Ni chemickou cestou alebo naparováním vo vakuu a nakoniec sa křemíková doska rozčlení mechanicky pomocou diamantových pil na jednotlivé systémy. Takto získané systémy sa zapuzdria pomocou fólii mákkej spájky do kovového alebo puzdra z umelej hmo•ty.·-Nevýhodou tohto-spůsobu je značná zložitosť technologického postupu s vysokými nárokmi na vybavenost drahými zariadeniami.According to the prior art, mesa technology combined with glass passivation of the PN junction is used to produce very fast power diodes with low voltage drop in the forward direction, in which an N-type epitaxial layer grown on a low-resistance N ⁺ substrate forms a PN junction by acceptor diffusion , the silicon wafer is then oxidized, recombination centers are introduced into it, e.g. by diffusion of gold to obtain high frequency properties, the underside of the silicon thatch is ground and the channels are etched in the epitaxial layer down to the PN junction using photolithography technique, The etched channels are applied to the passive low-alkaline glass, set up, metallized, for example, by Ni chemical or vacuum evaporation, and finally the silicon plate is mechanically separated by diamond saws into individual systems. The systems thus obtained are encapsulated by means of a soft solder foil in a metal or plastic case. The disadvantage of this method is the considerable complexity of the technological process with high demands on the equipment of expensive equipment.

Dalším známým sposohom výroby velmi rýchlych výkonových diód s nízkým úbytkom napatia v prednom smere je Schottkyho technológia, ktorá spočívá vo vytvoření bariérového- kontaktu medzi kovovou vrstvou a polovodičom, čo zaisťuje získanie vysokej pracovnej rýchlosti a nízkého úbytku napátia v prednom smere. Nevýhodou tohto spůsobu je obtiažnosť vyrábať velkoplošné výkonové diody s požadovanou reprodukovatelnosťou a dalej, že nemožno za súčasného stavu techniky dosahovat vyšších závěrných napatí ako 70 V, -čo postačuje pre výstupné napatia napájacích zdrojov len do maximálně 10 V.Another well-known method of producing very fast power diodes with low forward voltage drop is Schottky technology, which involves establishing a barrier contact between the metal layer and the semiconductor, providing high operating speed and low forward voltage drop. The disadvantage of this method is the difficulty of producing large-scale power diodes with the desired reproducibility and furthermore that in the current state of the art, a back-up voltage of more than 70 V cannot be achieved, which is sufficient for output power supply voltages up to a maximum of 10 V.

Uvedené nevýhody stávajúceho stavu techniky je možné v značnej miere znížiť použitím spůsobu výroby velmi rýchlej vý-konovej diódy s nízkým úbytkom napatia v- pred244978 nom smere podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že křemíková epitaxná doska o štruktúre N⁺NP⁺ sa zo spodnej strany zbrúsi k zaisteniu vysokého getračného účinku pre vysokoteplotně operácie. Po následnom nadifundovaní a opátovnom zabrúsení spodnej strany kremíkovej došky sa táto opatří obojstranne symetrickými kovovými kontaktmi a jednostranné sa chemicky rozčlení na jednotlivé systémy.These disadvantages of the prior art can be greatly reduced by using a method of producing a very fast power diode with a low voltage drop in the upstream direction of the invention, which is based on the fact that the silicon epitaxial plate of N ⁺ NP ⁺ grind down to ensure a high getter effect for high temperature operations. After subsequent overfunding and regrinding of the underside of the silicon thatch, the latter is provided with symmetrical metal contacts on both sides and is chemically divided into individual systems on one side.

Na pripojenom výkrese obr. 1 znázorňuje epitaxnú křemíková došku, obr. 2 zbrúsenú epitaxnú došku, obr. 3 představuje obojstranne nadifundovanú epitaxnú došku, obr. 4 -opátovne zbrúsenú došku a na obr. 5 je jednostranné rozčleněný systém.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows an epitaxial silicon thatch, FIG. 2 shows a crushed epitaxial thatch, FIG. 3 shows a double-sided overfused epitaxial thatch, FIG.

Konkrétným príkladom využitia spůsobu výroby podlá vynálezu je postup výroby 25 A velmi rýchlej usmerňovacej diódy, pri ktorom sa křemíková doska s epitaxnou vrstvou N typu vodivosti 2 hrúbkou 35 mm o špecifickom odpore 3 až 6 cm, narastenou na substrátovej kremíkovej doske 1 o špecifickom odpore pod 0,005 cm zbrúsi zo spodnej strany o 50 ,um brusivom o velkosti zrna 10 až 30 μη, prevedie sa do nej difúzia bóru 3 do híbky 17 μΐη o maximálnej povrchovej koncentrácii, nadifunduje sa do nej zlato, doska sa zbrúsi na 250 jum. Potom sa naparia vo vákuu symetrické Ni kontakty o priemere 5 mm a tieto sa opatria spájkou PbSnl 4 pomocou ponorenia do taveniny, na P⁺ stranu sa nanesie asfaltový lak a doska sa rozčlení v zmesi kyselin HNO3 : HF = 5:1. Po rozpuštění asfaltového laku v organickom rozpúšťadle sa získané systémy zapuzdria do kovového puzdra včetne zapasivovania PN přechodu silikonovým kaučukom. Takto vyrobené usmerňovacie diódy majú zotavovaciu dobu v závernom smere 30 až 60 με, úbytok napátia v prednom smere pri 25 A pod 0,8 V a závěrné napatie pri 100 μΑ je vyššie ako 170 V. Potřeba týchto diód v poslednom čase prudko stúpa, pretože pri vysokej pracovnej rýchlosti sa vyznačujú nepatrnou energetickou stratou a můžu byť preto výhodné používané v impulzne riadených napájacích zdrojoch pre elektronické počítače, ich výstupné jednotky a iné elektronické zariadenia.A particular example of the use of the production method of the present invention is a process for producing a 25A ultra fast rectifier diode wherein a silicon wafer with an epitaxial layer N of conductivity type 2 of 35 mm thickness with a specific resistance of 3 to 6 cm is grown on 0.005 cm from the underside of 50 µm abrasive with a grain size of 10 to 30 μη, the diffusion of boron 3 into a depth of 17 μΐη at maximum surface concentration, the gold is diffused into it, the board is ground to 250 µm. 5mm symmetrical Ni contacts are then vaporized in vacuo and soldered with PbSnl 4 solder by melt immersion, asphalt lacquer is applied to the P ⁺ side and the plate is broken up in a mixture of HNO3: HF = 5: 1 acids. After the asphalt varnish is dissolved in the organic solvent, the systems obtained are encapsulated in a metal casing, including passivation of the PN junction with silicone rubber. The rectifier diodes produced in this way have a recovery time in the reverse direction of 30 to 60 με, a forward voltage drop at 25 A below 0.8 V and a reverse voltage at 100 μΑ is higher than 170 V. The need for these diodes has increased sharply recently because at high operating speeds, they are characterized by low energy loss and can therefore be advantageously used in pulse-controlled power supplies for electronic computers, their output units and other electronic devices.

Claims

Method for producing a very fast power diode with low voltage drop in the forward direction from a silicon epitaxial that is overfused with gold of the structure N ⁺ NP ⁺ , characterized in that the silicon epitaxial plate is

BACKGROUND OF THE INVENTION, the bottom side is ground to a defined roughness and the subsequently diffused, re-ground, double-sided contacted silicon wafer is unilaterally chemically subdivided into individual systems.