高壓硅堆反向漏電流IR1的改善

李仕權

【摘 要】高壓硅堆在使用過程中要求反向漏電盡可能小，我公司經過大量分析研究，找到了影響漏電的關鍵因素，制作高壓硅堆的原材料硅片和擴散源的品質直接影響了產品漏電的大小。通過試驗對比驗證，使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶材料生產的硅片）和高純度硼源，解決了漏電大的問題，并應用于生產，提高了品質。

【關鍵詞】高壓硅堆；反向漏電；高純度；硼源；硅片

一、引言

由于高壓硅堆在使用中的損耗主要是反向損耗和開關損耗，因此，在高壓硅堆的設計及生產中力求使高壓硅堆的反向漏電流IR1盡可能小。所以，反向漏電流IR1是表征高壓硅堆性能的一個非常重要的參數。

二、改進前的狀況

目前，我公司生產的70系列高壓硅堆如果不采用鉑擴散后退火的方法，產品的IR1非常大，超出工藝標準，嚴重影響生產的組織及合格率，生產很難進行。下圖是同一生產批在相同測試條件下退火前后IR1、Vz分布圖。（IR1測試電壓為10kv）。

由上圖可看出：未經退火處理的IR1值是退火后的10倍，且大大超出標準。但是，采用退火工藝，不僅增加了成本，而且使Vz變大，對高壓硅堆的頻率特性和耐放電性能帶來很大的負面影響。因此不采用退火的方法使IR1得到很好的控制是我們多年來一直想要攻克的難題。

三、改善措施

公司成立技術開發部后，將IR1問題列為專題進行研究。最終確立了要想徹底解決IR1問題，首先必須要找到影響IR1的關鍵因素的方案，為此，我們在對生產工藝、擴散系統及生產過程進行了全面檢查，并確認無異常后，把問題的焦點集中到硅片和擴散源上。首先，我們對各廠家的硅片進行了研究分析并進行比較，發現這些硅片的補償度和缺陷存在著很大差異。日本硅片的缺陷較少；生產所用的硅片缺陷較多。為此，制定出如下方案：

1.采用生產中使用的國產硅片，改用高純度硼源；

2.使用日本進口硅片，改用高純度硼源；

3.使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產的硅片及740廠改進后的硅片），改用高純度硼源；

4.使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產的硅片）和生產線所用的硼源。

四、改進結果

1.用生產中使用的國產硅片，高純度硼源，得到IR1、、Vz結果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：改用高純度硼源、使用生產中使用的國產硅片對IR1基本無改善。

2.使用日本進口硅片，改用高純度硼源，得到IR1、VZ結果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用日本進口硅片，高純度硼源，對IR1改善非常明顯。通過與國產硅片對比還可看到，日本硅片在Vz相對較低的情況下，IR1仍很小。有此可見，硅片的質量對高壓硅堆的IR1的影響很大。

3.使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶原料生產的硅片及740廠改進后的硅片）改用高純度硼源，得到IR1、Vz結果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用國產質量較好硅片，改用高純度硼源對IR1改善也很明顯。

4.使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶材料生產的硅片）和生產線所用硼源得到IR1、Vz結果如下：（IR1測試電壓為10kv）

由上圖可看出：使用國產質量較好硅片（用美國ASIMI多晶材料生產的硅片）和生產線使用硼源對IR1也有改善，但比使用高純度硼源差。可見，硼源對IR1也有一定程度的影響。

五、結論

上述幾組實驗經多次重復后，結果基本一致。因此，可得出結論：硅片和雜質源的質量是影響產品IR1性能的關鍵因素，在生產中只有使用高質量的硅片和雜質源，再加上嚴格的工藝管理，才能使IR1得到很好的控制。

六、生產應用

經多次重復實驗驗證后，已將實驗結果應用于生產。目前，使用國產質量較好硅片，改用高純度硼源、已經投入生產多批，結果比較理想，為徹底解決IR1問題奠定了基礎。