半导体详解网络版

1、二极管制作详解二极管制作详解 目录目录半导体基础知识介绍 二极管的分类晶粒制作工艺简介焊接工艺原理酸洗工艺原理成型工艺原理例行试验室工作流程图半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(一一)什么是半导体 半导体是介于导体与绝缘体之间的一种材料，其电阻率为103-109欧姆厘米，而导体的电阻率为106-10-4欧姆厘米，绝缘体的电阻率为104欧姆厘米。 这种半导体材料主要是IV族材料(C、Si、Ge、Sn、Pb)中的Si、Ge，这是最常见的两种半导体材料，它的电导率有3个特点： 1) 一个是随温度的升高迅速变大。 2) 对杂质非常敏感，极少量的杂质掺入就会使其导电 性能迅速提高。 3) 光照可以改变

2、电导率。半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(二二)半导体的导电原理半导体的导电原理 Si结构 掺P 掺B 在绝对零度之下，Si的四价鍵束缚着其外层的四个电子，不会导电，但只要温度高于绝对零度，其外层电子由于运动就有机会获得一定能量脱离自身束缚而成为自由电子，而留下空穴，其它的自由电子在运动中也有机会填充空穴，这样电子和空穴的运动就构成了半导体的导电电流，这种未掺入任何杂质的导电电流我们称之为本征电流，其半导体我们称之为本征半导体。-SiSi-SiP-SiB-+-半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(三三)半导体的P-N结 本征半导体掺入五价杂质原素(最常用的是磷)就会使其内的电子聚增，其导电

3、电流就以电子为主，这种半导体叫N型半导体，本征半导体掺入三价杂质原素(最常用的是硼)就会造成空穴聚增，其导电电流就以空穴为主，这种半导体叫P型半导体，将P型与N型半导体连接在一起，在其介面处就形成我们通常所说的P-N结。 P-N结的特点是： 1) P-N结是一个高势垒区。 2) P-N结具有单向导电性，也就是整流特性。 3) P-N结具有开关特性。 P N半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(三三)半导体的P-N结 当给P-N结加一个同内电场同方向的电压时(P为正向)，高阻区增大，仅有一微小的导电电流Ir,而且该电流随外电压的增加并不变化，只有当增大到某一点时，P-N结发生雪崩击穿，电流突然增

4、大，这一点就叫击穿电压，以VBR表示。 当给P-N结加一个同内电场相反方向的电压时，其高阻区减小，导电电流随外加电压的增加迅速增大，其曲线如图： 正向和反向构成的电流电压关系曲线就叫P-N结的特性曲线，这也是二极管的整流特性曲线。VI半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(四四)P-N结的隧道击穿二极管的异常击穿 软击穿 低击穿 软击穿：无明显的击穿点。原因：表面污染，扩散杂质浓度不高，没有形成良好的P-N结，外延层的杂质补偿比较严重等。 低击穿：工艺缺陷造成，如局部毛刺，缺陷较多等。导带导带价带价带VRIRVRIR半导体基础知识介绍半导体基础知识介绍(五五)二极管的异常击穿二极管的异常击穿 管

5、道形击穿 负阻 击穿 管道形击穿：第一次击穿发生后，电流上升缓慢，相当于大电阻，到电压上升后又发生第二次击穿，也是由于局部缺陷而引起。负阻击穿：P-N结两端的电压在击穿后突然降到一个比VB小得多的读值，这也是一种局部击穿，有时又叫微离子体击穿。 曲线的嚅动 放电 曲线的嚅动：往往由于表面污染引起击穿后，引起表面状态的变化导致反向漏电流增大和击穿电压降低。 放电：酸洗不良造成。RI和RO 材料：表面可动离子引起的效应。VRIRVRIRVRIRVRIR二极管分类二极管分类以外形分以外形分 DO-41、DO-15、DO-201AD、R-6、R-1、A-405(RL)、SMA、SMB、SMC、DO-2

6、01AE、TO-220等。等。以功率分以功率分 1A、1.5A、2A、3A、6A、8A、10A、15A等。等。以功能分以功能分 整流作用叫整流二极管 检波二极管、开关二极管、变容二极管、稳压二极管、保护器(TVS即日瞬态电压抑制器)以制作工艺分以制作工艺分 平面二极管、台面二极管、点接触二极管晶粒制作工艺简介晶粒制作工艺简介一般流程：一般流程： 拉单晶拉单晶 切片切片 磨光磨光 抛光抛光 外延外延 扩散扩散 光刻光刻 镀金属镀金属OPEN JUEFION 晶粒流程晶粒流程 单晶单晶 切片切片 清洗清洗 扩散扩散(P、B扩扩) 吹沙吹沙 清洗清洗 镀镀NI 划片划片 裂片裂片选用不同电阻率进行扩

7、散，就得到我们需求的电参数，扩散是在1200 左右的高温下通过浓度差的作用进行使P源或B源向硅片内部扩散。FR晶粒和HER晶粒要扩入Pt AU，GPP、SKY晶粒要进行光刻程序。焊接工艺焊接工艺(一一)焊接的作用焊接的作用就是将晶粒与外引线通过媒介焊片在烧结炉中进行高温烧接，使其形成欧姆接触。焊接用原料简介：焊接用原料简介： 1)焊片：其合金成分为Pb-Sn-Ag合金，比例92.5% - 5% -2.5%。 2)晶粒：晶粒具备了我们所要求的所有参数。 3)引线：引线的作用是将晶粒端子引到本体外，实现其使用目的，引线有无氧铜和合金铜，且表面光滑无氧化 。 4)气体：气体的作用是保护焊接过程不氧化

8、，氢气是对引线的氧化起到还原的作用，N2气体要求纯度4个9以上，H2要求含水量小于100PPM。 焊接工艺焊接工艺(二二)焊接工艺参数焊接工艺参数 1)温度：温度：温度以实际材料受到的加热温度为准，这个材料的温度就是焊接炉温度曲线(见图) t1为升温到焊片熔化时间，该段时间不能太短，否则材料中的空气赶不净，易氧化 。 t2为焊接时间，这个时间对焊接起重要的作用。 t3为凝固时间：这个时间是避免材料产生内应力。 T3为材料出炉温度。 T1为焊片的熔点温度，一般按300计。 T2为焊接最高温度，一般在360-390 之间。 T3为焊接出炉温度，这个温度与环境温度差一般在130 之内，否则温差太大会

9、使晶粒在出炉的瞬间崩裂，另外，不同的品种应对应出炉的温度要求不同。T2T1T3t1t2t3焊接工艺焊接工艺(三三)气流量气流量 氮气流量要保证炉内为正压，空气进不去。 氢气视品种不同适当加一部分，以避免在空气中造成的引线轻微氧化。链速链速 链速：作用要保证各段t的时间，保证质量。焊接的质量要求焊接的质量要求 1)焊接拉力：1A 4Kg 即衡量焊接牢固度的一个参数。 2)焊接面积：这是真正的焊接质量 S空=S1+S2+S3 Set=S晶/S总=(1-S空)/S总 Set 90% 焊接良好 75% Set 90% 焊接一般 Set 75% 焊接较差S1S2S3焊接工艺焊接工艺(四四)焊接易出现的问

10、题焊接易出现的问题 1)氧化：气量浓度不足，外面进空气，气体不良等均会导致氧化。控制：目视 2)焊接拉力不足：主要是焊接参数调整 不合适，原料不良等造成。控制：拉力计 3)焊接面积不足：主要是焊接工艺调整不合适，原料不良等造成。拉力计，正向浪涌 4)锡桥：主要是氧化，焊接参数调整 不佳，焊片不合适等造成。锡桥测试仪 5)断料：主要是焊接不良、缺焊片、双晶粒、严重氧化等原因造成。出炉检查 酸洗工艺酸洗工艺(一一)为什么要酸洗为什么要酸洗 圆片在划成晶粒后，晶粒表面沾污着许多杂质，在加反向电压时，其表面杂质优先导电，不能起到反向截止的作用，也即不能出现P-N结单向导电的整流特性。这时我们对晶粒就要

11、进行酸洗，将晶粒表面腐蚀一层后清洗干净，之后再上白胶保护，这样我们所要的反向截止特性就出来了。酸洗用原料简介酸洗用原料简介 1)混酸：作用是腐蚀晶粒。 成分HNO：HF：AA：HSO4=9：9：12：4 2)磷酸：双氧水：热水=1：1：3 其作用是在SI表面形成一层氧化膜 3)氨水：作用是中和，前面都是强酸，这些酸难以真正冲干净，所以再用氨水中和一下。 4)IPA异丙醇：IPA的作用是清洗不溶于水的杂质和脱水作用。酸洗工艺酸洗工艺(二二)酸洗质量酸洗质量 1) 酸洗尺寸符合要求，表面腐蚀光滑。控制：投影仪 2)电压与晶粒基本相同，SHARP率达到要求。 控制：白胶烘烤后测试上胶上胶 白胶由SI

12、O2和树脂组成。 要求白胶粘度适当，使用无问题 白胶体电阻率1*1016CM 介电强度：21KVMM 粘度：50POISE 白胶固化条件：150 /4小时 注意白胶放置时间长了会分解成型工艺成型工艺(一一)成型的作用是将材料进行塑封，使材料进一步实现可用性。成型的作用是将材料进行塑封，使材料进一步实现可用性。原料：用环氧树脂，其中的原料：用环氧树脂，其中的SIO2和环氧树脂为主要成份和环氧树脂为主要成份参数：参数： 1)流速：SPIRAL FLOW(175)CIM 1200P3 60CM 2)胶化时间(固化时间) (GET TIME) 175 25秒 3)系数() 1/ 2.7*10-5(1200P3) (1.9*10-5)(1100H) 4)Tg：157 5)密度：2.07 6)吸水性%(24小时蒸煮)0.24% 7)体电阻：2*1015(24小时蒸煮后)2*1013 8)阻燃性(VT-94) 9)杂质成型工艺成型工艺(二二)成型工艺参数：压力、速度、时间成型工艺参数：压力、速度、时间 、温度、温度 压力：转进压力 合模压力 速度 ：转进快慢速 合模快慢速 时间：转进时间：转进时间是转进高压时间 加热时间：加热时间是保压时间 温度与时间：温度 时间 温度的设定与胶块：固化模吻合 模温： 在175