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二極管制作詳解

目錄半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹二極管的分類晶粒制作工藝簡(jiǎn)介焊接工藝原理酸洗工藝原理成型工藝原理例行試驗(yàn)室工作流程圖半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(一)什么是半導(dǎo)體

半導(dǎo)體是介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種材料，其電阻率為103-109歐姆厘米，而導(dǎo)體的電阻率為106-10-4歐姆厘米，絕緣體的電阻率為>104歐姆厘米。這種半導(dǎo)體材料主要是IV族材料(C、Si、Ge、Sn、Pb)中的Si、Ge，這是最常見(jiàn)的兩種半導(dǎo)體材料，它的電導(dǎo)率有3個(gè)特點(diǎn)：1)一個(gè)是隨溫度的升高迅速變大。2)對(duì)雜質(zhì)非常敏感，極少量的雜質(zhì)摻入就會(huì)使其導(dǎo)電性能迅速提高。3)光照可以改變電導(dǎo)率。半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(二)半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理

Si結(jié)構(gòu)摻P摻B

在絕對(duì)零度之下，Si的四價(jià)鍵束縛著其外層的四個(gè)電子，不會(huì)導(dǎo)電，但只要溫度高于絕對(duì)零度，其外層電子由于運(yùn)動(dòng)就有機(jī)會(huì)獲得一定能量脫離自身束縛而成為自由電子，而留下空穴，其它的自由電子在運(yùn)動(dòng)中也有機(jī)會(huì)填充空穴，這樣電子和空穴的運(yùn)動(dòng)就構(gòu)成了半導(dǎo)體的導(dǎo)電電流，這種未摻入任何雜質(zhì)的導(dǎo)電電流我們稱之為本征電流，其半導(dǎo)體我們稱之為本征半導(dǎo)體。------SiSi---SiP---SiB-----+-半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(三)半導(dǎo)體的P-N結(jié)本征半導(dǎo)體摻入五價(jià)雜質(zhì)原素(最常用的是磷)就會(huì)使其內(nèi)的電子聚增，其導(dǎo)電電流就以電子為主，這種半導(dǎo)體叫N型半導(dǎo)體，本征半導(dǎo)體摻入三價(jià)雜質(zhì)原素(最常用的是硼)就會(huì)造成空穴聚增，其導(dǎo)電電流就以空穴為主，這種半導(dǎo)體叫P型半導(dǎo)體，將P型與N型半導(dǎo)體連接在一起，在其介面處就形成我們通常所說(shuō)的P-N結(jié)。P-N結(jié)的特點(diǎn)是：1)P-N結(jié)是一個(gè)高勢(shì)壘區(qū)。2)P-N結(jié)具有單向?qū)щ娦?，也就是整流特性?)P-N結(jié)具有開(kāi)關(guān)特性。

PN半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(三)半導(dǎo)體的P-N結(jié)當(dāng)給P-N結(jié)加一個(gè)同內(nèi)電場(chǎng)同方向的電壓時(shí)(P為正向)，高阻區(qū)增大，僅有一微小的導(dǎo)電電流Ir,而且該電流隨外電壓的增加并不變化，只有當(dāng)增大到某一點(diǎn)時(shí)，P-N結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，電流突然增大，這一點(diǎn)就叫擊穿電壓，以VBR表示。當(dāng)給P-N結(jié)加一個(gè)同內(nèi)電場(chǎng)相反方向的電壓時(shí)，其高阻區(qū)減小，導(dǎo)電電流隨外加電壓的增加迅速增大，其曲線如圖：正向和反向構(gòu)成的電流電壓關(guān)系曲線就叫P-N結(jié)的特性曲線，這也是二極管的整流特性曲線。VI半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(四)P-N結(jié)的隧道擊穿二極管的異常擊穿

軟擊穿低擊穿軟擊穿：無(wú)明顯的擊穿點(diǎn)。原因：表面污染，擴(kuò)散雜質(zhì)濃度不高，沒(méi)有形成良好的P-N結(jié)，外延層的雜質(zhì)補(bǔ)償比較嚴(yán)重等。低擊穿：工藝缺陷造成，如局部毛刺，缺陷較多等。導(dǎo)帶價(jià)帶VRIRVRIR半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹(五)二極管的異常擊穿管道形擊穿負(fù)阻擊穿管道形擊穿：第一次擊穿發(fā)生后，電流上升緩慢，相當(dāng)于大電阻，到電壓上升后又發(fā)生第二次擊穿，也是由于局部缺陷而引起。負(fù)阻擊穿：P-N結(jié)兩端的電壓在擊穿后突然降到一個(gè)比VB小得多的讀值，這也是一種局部擊穿，有時(shí)又叫微離子體擊穿。曲線的嚅動(dòng)放電

曲線的嚅動(dòng)：往往由于表面污染引起擊穿后，引起表面狀態(tài)的變化導(dǎo)致反向漏電流增大和擊穿電壓降低。

放電：酸洗不良造成。RI和RO材料：表面可動(dòng)離子引起的效應(yīng)。VRIRVRIRVRIRVRIR二極管分類以外形分DO-41、DO-15、DO-201AD、R-6、R-1、A-405(RL)、SMA、SMB、SMC、DO-201AE、TO-220等。以功率分

1A、1.5A、2A、3A、6A、8A、10A、15A等。以功能分整流作用叫整流二極管

檢波二極管、開(kāi)關(guān)二極管、變?nèi)荻O管、穩(wěn)壓二極管、保護(hù)器(TVS即日瞬態(tài)電壓抑制器)以制作工藝分

平面二極管、臺(tái)面二極管、點(diǎn)接觸二極管晶粒制作工藝簡(jiǎn)介一般流程：

拉單晶切片磨光拋光外延擴(kuò)散光刻鍍金屬OPENJUEFION晶粒流程單晶切片清洗擴(kuò)散(P、B擴(kuò))吹沙清洗鍍NI劃片裂片選用不同電阻率進(jìn)行擴(kuò)散，就得到我們需求的電參數(shù)，擴(kuò)散是在1200℃左右的高溫下通過(guò)濃度差的作用進(jìn)行使P源或B源向硅片內(nèi)部擴(kuò)散。FR晶粒和HER晶粒要擴(kuò)入PtAU，GPP、SKY晶粒要進(jìn)行光刻程序。焊接工藝(一)焊接的作用就是將晶粒與外引線通過(guò)媒介焊片在燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)?，使其形成歐姆接觸。焊接用原料簡(jiǎn)介：1)焊片：其合金成分為Pb-Sn-Ag合金，比例92.5%-5%-2.5%。2)晶粒：晶粒具備了我們所要求的所有參數(shù)。3)引線：引線的作用是將晶粒端子引到本體外，實(shí)現(xiàn)其使用目的，引線有無(wú)氧銅和合金銅，且表面光滑無(wú)氧化。4)氣體：氣體的作用是保護(hù)焊接過(guò)程不氧化，氫氣是對(duì)引線的氧化起到還原的作用，N2氣體要求純度4個(gè)9以上，H2要求含水量小于100PPM。

焊接工藝(二)焊接工藝參數(shù)1)溫度：溫度以實(shí)際材料受到的加熱溫度為準(zhǔn)，這個(gè)材料的溫度就是焊接爐溫度曲線(見(jiàn)圖)

t1為升溫到焊片熔化時(shí)間，該段時(shí)間不能太短，否則材料中的空氣趕不凈，易氧化。t2為焊接時(shí)間，這個(gè)時(shí)間對(duì)焊接起重要的作用。t3為凝固時(shí)間：這個(gè)時(shí)間是避免材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。T3為材料出爐溫度。T1為焊片的熔點(diǎn)溫度，一般按300℃計(jì)。T2為焊接最高溫度，一般在360-390℃之間。T3為焊接出爐溫度，這個(gè)溫度與環(huán)境溫度差一般在130℃之內(nèi)，否則溫差太大會(huì)使晶粒在出爐的瞬間崩裂，另外，不同的品種應(yīng)對(duì)應(yīng)出爐的溫度要求不同。T2T1T3t1t2t3焊接工藝(三)氣流量氮?dú)饬髁恳ＷC爐內(nèi)為正壓，空氣進(jìn)不去。氫氣視品種不同適當(dāng)加一部分，以避免在空氣中造成的引線輕微氧化。鏈速

鏈速：作用要保證各段t的時(shí)間，保證質(zhì)量。焊接的質(zhì)量要求1)焊接拉力：1A≥

4Kg即衡量焊接牢固度的一個(gè)參數(shù)。2)焊接面積：這是真正的焊接質(zhì)量S空=S1+S2+S3Set=S晶/S總=(1-S空)/S總Set≥90%焊接良好75%≤Set≤90%焊接一般Set≤75%焊接較差S1S2S3焊接工藝(四)焊接易出現(xiàn)的問(wèn)題1)氧化：氣量濃度不足，外面進(jìn)空氣，氣體不良等均會(huì)導(dǎo)致氧化。控制：目視2)焊接拉力不足：主要是焊接參數(shù)調(diào)整不合適，原料不良等造成?？刂疲豪τ?jì)3)焊接面積不足：主要是焊接工藝調(diào)整不合適，原料不良等造成。拉力計(jì)，正向浪涌4)錫橋：主要是氧化，焊接參數(shù)調(diào)整不佳，焊片不合適等造成。錫橋測(cè)試儀5)斷料：主要是焊接不良、缺焊片、雙晶粒、嚴(yán)重氧化等原因造成。出爐檢查

酸洗工藝(一)為什么要酸洗

圓片在劃成晶粒后，晶粒表面沾污著許多雜質(zhì)，在加反向電壓時(shí)，其表面雜質(zhì)優(yōu)先導(dǎo)電，不能起到反向截止的作用，也即不能出現(xiàn)P-N結(jié)單向?qū)щ姷恼魈匦?。這時(shí)我們對(duì)晶粒就要進(jìn)行酸洗，將晶粒表面腐蝕一層后清洗干凈，之后再上白膠保護(hù)，這樣我們所要的反向截止特性就出來(lái)了。酸洗用原料簡(jiǎn)介1)混酸：作用是腐蝕晶粒。成分HNO：HF：AA：HSO4=9：9：12：42)磷酸：雙氧水：熱水=1：1：3其作用是在SI表面形成一層氧化膜3)氨水：作用是中和，前面都是強(qiáng)酸，這些酸難以真正沖干凈，所以再用氨水中和一下。4)IPA異丙醇：IPA的作用是清洗不溶于水的雜質(zhì)和脫水作用。酸洗工藝(二)酸洗質(zhì)量

1)酸洗尺寸符合要求，表面腐蝕光滑?？刂疲和队皟x2)電壓與晶?；鞠嗤?，SHARP率達(dá)到要求?？刂疲喊啄z烘烤后測(cè)試上膠

白膠由SIO2和樹脂組成。要求白膠粘度適當(dāng)，使用無(wú)問(wèn)題白膠體電阻率1*1016ΩCM介電強(qiáng)度：21KVMM粘度：50POISE白膠固化條件：150℃/4小時(shí)注意白膠放置時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)分解成型工藝(一)成型的作用是將材料進(jìn)行塑封，使材料進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可用性。原料：用環(huán)氧樹脂，其中的SIO2和環(huán)氧樹脂為主要成份參數(shù)：1)流速：SPIRALFLOW(175℃)CIM1200P360CM2)膠化時(shí)間(固化時(shí)間)(GETTIME)175℃25秒3)系數(shù)()1/℃2.7*10-5(1200P3)(1.9*10-5)(1100H)4)Tg：157℃5)密度：2.076)吸水性%(24小時(shí)蒸煮)0.24%7)體電阻：2*1015(24小時(shí)蒸煮后)2*10138)阻燃性(VT-94)9)雜質(zhì)成型工藝(二)成型工藝參數(shù)：壓力、速度、時(shí)間、溫度

壓力：轉(zhuǎn)進(jìn)壓力合模壓力速度：轉(zhuǎn)進(jìn)快慢速合?？炻贂r(shí)間：轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間：轉(zhuǎn)進(jìn)時(shí)間是轉(zhuǎn)進(jìn)高壓時(shí)間加熱時(shí)間：加熱時(shí)間是保壓時(shí)間

溫度與時(shí)間：溫度時(shí)間溫