CN103730487B - 一种提高正向耐压的可控硅台面结构及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高正向耐压的可控硅台面结构，包括阴极区、短基区、长基区、台面槽和硼穿通扩散区，所述硼穿通扩散区设于长基区的四周，每个硼穿通扩散区上开有穿通环，所述台面槽内填充有玻璃粉，台面槽的台面结构形成正角。还公开了一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺。此种正角台面结构，使用一种特殊的化学腐蚀液，使得槽型改变，合适的槽型使得可控硅台面结构形成正角，正向耐压大大提高；且工艺简单，仅更换一种硅腐蚀液，工艺稳定、一致性高，且形成的正角角度可根据需求调整，大大提高了可控硅的耐压水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种提高正向耐压的可控硅台面结构。
本发明还涉及一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺。
背景技术
在可控硅的生产制造工艺过程中，为形成良好的耐压，通常采用台面挖槽加玻璃钝化的方法来实现。在台面槽与扩散区的匹配上有正角和负角之分，正角结构可使得承压时扩散区的势垒区加长，耐压水平得到明显提高，而负角结构势垒区较短，耐压偏低。如图1所示，但由于通常挖槽的硅腐蚀形成槽型固定（抛物线型），使得常规可控硅结构中台面结构均形成负角，正向耐压较低。部分可控硅为形成正角均采用特殊的复杂工艺，成本高，一致性差，成品率低，且仅适用于大电流可控硅（100A以上），对小可控硅无法实施。
发明内容
本发明提供一种提高正向耐压的可控硅台面结构。通过特殊腐蚀液腐蚀槽面，实现了台面槽和扩散区的正角结构。
本发明还提供一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺。
一种提高正向耐压的可控硅台面结构，包括阴极区、短基区、长基区、台面槽和硼穿通扩散区，所述硼穿通扩散区设于长基区的四周，每个硼穿通扩散区上开有穿通环，所述台面槽内填充有玻璃粉，所述台面槽的台面结构形成正角。
所述台面槽的台面结构形成的正角α，75°≤α＜90°。
一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其工艺步骤包括：双面抛光片、氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散、光刻阴极区、阴极扩散、光刻台面槽、化学腐蚀台面槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝、铝反刻、铝合金、背面喷砂、背面金属化、芯片测试、划片和芯片包装，所述化学腐蚀台面槽的工艺条件为化学腐蚀液在-15+3℃时，腐蚀槽深为60-70μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=0.9-1.1:2:2：2。
所述化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=1:2:2: 2。
本发明的有益效果：此种正角台面结构，使用一种特殊的硅腐蚀液，即冰乙酸、氢氟酸、硝酸、硫酸的混合液，使得槽型改变，合适的槽型使得可控硅台面结构形成正角，正向耐压大大提高；且工艺简单，仅更换一种硅腐蚀液，工艺稳定、一致性高，且形成的正角角度可根据需求调整，大大提高了可控硅的耐压水平。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是现有技术的结构示意图。
图2是本发明结构示意图。
其中：1、穿通环，2、短基区，3、阴极区，4、玻璃粉，5、台面槽，6、长基区，7、硼穿通扩散区。
具体实施方式
如图2所示，本发明的一种提高正向耐压的可控硅台面结构，包括阴极区、短基区、长基区、台面槽和硼穿通扩散区，所述硼穿通扩散区设于长基区的四周，每个硼穿通扩散区上开有穿通环，所述台面槽内填充有玻璃粉，所述台面槽的台面结构形成正角。
台面槽的台面结构形成的正角α，75°≤α＜90°。台面槽的槽型为上窄下宽，这种槽型不同于普通的抛物线型，后者使得常规可控硅结构中台面结构均形成负角，正向耐压较低。
实施例1-3为一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺的实施例。
实施例1
一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其工艺步骤包括：双面抛光片、氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散、光刻阴极区、阴极扩散、光刻台面槽、化学腐蚀台面槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝、铝反刻、铝合金、背面喷砂、背面金属化、芯片测试、划片和芯片包装，所述化学腐蚀台面槽的工艺条件为化学腐蚀液在-18℃时，腐蚀槽深为60μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=0.9:2:2:2。
实施例2
一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其工艺步骤包括：双面抛光片、氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散、光刻阴极区、阴极扩散、光刻台面槽、化学腐蚀台面槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝、铝反刻、铝合金、背面喷砂、背面金属化、芯片测试、划片和芯片包装，所述化学腐蚀台面槽的工艺条件为化学腐蚀液在-15℃时，腐蚀槽深为65μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=1:2:2:2。
实施例3
一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其工艺步骤包括：双面抛光片、氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散、光刻阴极区、阴极扩散、光刻台面槽、化学腐蚀台面槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝、铝反刻、铝合金、背面喷砂、背面金属化、芯片测试、划片和芯片包装，所述化学腐蚀台面槽的工艺条件为化学腐蚀液在-12℃时，腐蚀槽深为70μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=1.1:2:2:2。
具体工艺步骤如下：
一、双面抛光片
N型硅单晶片电阻率30-42Ω·cm，双面抛光后厚度220-230μm；
二、氧化
生长氧化层氧化，条件：T= 1150℃，t=1h干氧+7h湿氧+2 h干氧，要求：氧化层厚度1.5μm；
三、光刻穿通
采用双面光刻机，正常穿通光刻版将N型硅单晶片正背面图形对称曝光，光刻出的环窗口；
四、进行穿通扩散
条件：T= 1260-1275℃，t=150-200h，
要求：结深Xj=120-140μm；
五、短基区扩散
1、预淀积
条件：T=950-970℃，t= 1 h，R□=38-40Ω/□；
2、再分布
条件：T=1240-1250℃ ，t= 24-35 h；
要求：结深Xj=33-38μm；
六、光刻阴极区
使用阴极版进行光刻
七、阴极扩散
用磷源进行扩散，
1、磷预淀积
条件：T=1140±20℃ ， t= 2小时
2、磷再分布
条件：T= T ， t= 1.5+X小时（先做小样，T、X视小样情况而定）；
八、光刻台面槽
光刻版采用槽板；
九、化学腐蚀台面槽
化学腐蚀液在-15+3℃时，腐蚀槽深为60-70μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=0.9-1.1:2:2:2；
十、玻璃钝化
采用 GP370玻璃粉刮涂，在扩散炉730±20℃温度下烧结，形成玻璃钝化层；
十一、光刻引线孔
采用引线孔板进行光刻；
十二、正面蒸铝
采用电子束蒸发台进行蒸铝，要求：铝层厚度3.5-4μm
十三、铝反刻
采用铝反刻版进行光刻；
十四、铝合金
条件：T=470±20℃，t=30分钟；
十五、背面喷砂
要求：用W20金刚砂喷出新鲜的硅表面；
十六、背面金属化
使用高真空电子束蒸发蒸发Ti -Ni -Ag三层金属(对应厚度：Ti ：600-1000Å，Ni：3000-6000Å，Ag：6000-18000Å)；
十七、芯片测试
采用JUNO DTS1000分立器件测试系统测试各参数；
十八、划片
将硅片划透，蓝膜划切越1/3厚度；
十九、芯片包装
此种正角台面结构，使用一种特殊的硅腐蚀液，即化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=0.9-1.1:2:2:2，使得槽型改变，合适的槽型使得可控硅台面结构形成正角，正向耐压大大提高；且工艺简单，仅更换一种硅腐蚀液，工艺稳定、一致性高，且形成的正角角度可根据需求调整，大大提高了可控硅的耐压水平。
Claims (2)
1.一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其特征在于：可控硅台面结构包括阴极区、短基区、长基区、台面槽和硼穿通扩散区，所述硼穿通扩散区设于长基区的四周，每个硼穿通扩散区上开有穿通环，所述台面槽内填充有玻璃粉，所述台面槽的台面结构形成正角；所述台面槽的台面结构形成的正角α，75°≤α＜90°，其工艺步骤包括：双面抛光片、氧化、光刻穿通、进行穿通扩散、短基区扩散、光刻阴极区、阴极扩散、光刻台面槽、化学腐蚀台面槽、玻璃钝化、光刻引线孔、正面蒸铝、铝反刻、铝合金、背面喷砂、背面金属化、芯片测试、划片和芯片包装，其特征在于：所述化学腐蚀台面槽的工艺条件为化学腐蚀液在-15+3℃时，腐蚀槽深为60-70μm，化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸：氢氟酸：硝酸：硫酸=0.9-1.1:2:2:2。
2.根据权利要求1所述的一种提高正向耐压的可控硅台面结构的制造工艺，其特征在于：所述化学腐蚀液按摩尔比为冰乙酸:氢氟酸:硝酸：硫酸=1:2:2:2。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 226200 1261 Gongyuan North Road, Huilong Town, Nantong City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Jilai Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 226200 1261 Gongyuan North Road, Huilong Town, Qidong City, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: QIDONG JILAI ELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
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