CN207529937U - 一种高压平面闸流管器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压平面闸流管器件，包括N型FZ硅片，N型FZ硅片的背面设有PWELL区，PWELL区的背面设有阳极电极，N型FZ硅片的四周环设有P型隔离区，N型FZ硅片的正面通过SIPOS膜对称设有玻璃钝化区，玻璃钝化区的正面设有聚酰亚胺保护膜，玻璃钝化区与N型FZ硅片之间设有分压环和截止环，N型FZ硅片的上部、位于玻璃钝化区内缘之间的部分设有短基区，短基区的上部设有NWELL区，NWELL区的正面设有阴极电极，短基区正面的一侧与钝化玻璃区之间设有门极电极。本实用新型采用穿通隔离、分压环、场板及多层钝化制作出高工作电压的平面闸流管器件，工艺简单，器件的高温漏电小，可靠性高，失效率更低。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体器件技术领域，具体涉及一种高压平面闸流管器件。
背景技术
高压闸流管器件是一种用微小的信号功率对大功率的电流进行控制和变换的半导体器件，可以用于整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电流，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等,故而广泛应用在工业、交通运输、军事科研以至民用电器等领域。
常见的高压闸流管器件结构为：采用单面/双面沟槽+玻璃钝化的制作方法，相对于台面型高压闸流管，存在高温漏电大，工作可靠性不高，容易失效等缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构合理，易于制作，高温漏电小，可靠性高，可控性好的高压平面闸流管器件。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种高压平面闸流管器件，包括N型FZ硅片，N型FZ硅片的背面设有PWELL区，PWELL区的背面设有阳极电极，N型FZ硅片的四周环设有与PWELL区连通的P型隔离区，N型FZ硅片的正面通过SIPOS膜对称设有玻璃钝化区，玻璃钝化区的正面设有聚酰亚胺保护膜，玻璃钝化区与N型FZ硅片之间设有分压环和截止环，N型FZ硅片的上部、位于玻璃钝化区内缘之间的部分设有短基区，短基区的上部设有NWELL区，NWELL区的正面设有阴极电极，短基区正面的一侧与钝化玻璃区之间设有门极电极。
上述分压环为至少1个，截止环为1个，且设于最外侧分压环的外围。
上述阴极电极与门极电极之间留有间隙。
本实用新型的优点是：本实用新型采用穿通隔离、分压环、场板及多层钝化制作出高工作电压的平面闸流管器件，工艺简单易行，器件的高温漏电小，可靠性高，可控性好，失效率更低。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的等效电路图。
其中，1、N型FZ硅片，2、P型隔离区，3、PWELL区，4、短基区，5、分压环，6、NWELL区，7、截止环，8、玻璃钝化区，9、聚酰亚胺保护膜，10、阴极电极，11、门极电极，12、阳极电极。
具体实施方式：
如图1所示，一种高压平面闸流管器件，包括N型FZ硅片1，N型FZ硅片1的背面设有PWELL区3，PWELL区3的背面设有阳极电极12，N型FZ硅片1的四周环设有与PWELL区3连通的P型隔离区2，N型FZ硅片1的正面通过SIPOS膜对称设有玻璃钝化区8，玻璃钝化区8的正面设有聚酰亚胺保护膜9，玻璃钝化区8与N型FZ硅片1之间设有分压环5和截止环7，N型FZ硅片1的上部、位于玻璃钝化区8内缘之间的部分设有短基区4，短基区4的上部设有NWELL区6，NWELL区6的正面设有阴极电极10，短基区4正面的一侧与钝化玻璃区8之间设有门极电极11，阴极电极10与门极电极11之间留有间隙。
分压环5为至少1个，用于均匀分压，确保器件在高压工作条件下的稳定性，截止环7为1个，且设于最外侧分压环5的外围，有效防止电荷扩展，避免发生短路。
本实用新型高压平面闸流管器件的制作方法，包括以下步骤：
（1）选择片厚为390～410μm、电阻率为90～100Ω·cm的N型FZ硅片1，在硅片表面用氢氧合成法生长2.0～2.5μm氧化层；
（2）光刻腐蚀P型隔离区2表面的氧化层，蒸发金属铝，膜层厚度2.4～2.6μm，光刻铝膜、合金推结，形成P型隔离区2，推结条件为：温度1265～1270℃、时间10～12h、N2流量5～6L/min；
（3）在N型FZ硅片1的正面光刻出短基区4和分压环5、背面光刻出PWELL区3，进行P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e13～5e13cm-2、能量40～100KeV，推结条件为：温度1270～1275℃、时间50～55h、N2流量5～6L/min、O2流量2～3L/min；
（4）场氧化层生长后光刻出NWELL区6和截止环7，进行N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14～1e16cm-2、能量60～100KeV，推结条件为：温度1200～1205℃、时间100～180min、N2流量2～3L/min、O2流量2～3L/min；
（5）漂光氧化层，生长SIPOS膜，生长条件为：温度645～660℃、时间2～3h，厚度为5500～6500埃，通过该膜中的氧原子减少器件表面密度，从而减小器件高温时的漏电量；
（6）光刻出玻璃钝化区8，采用电泳法形成多层玻璃层并烧结，烧结条件为：温度720～725℃、时间20～30min、N2流量5～6L/min、O2流量0.8～1L/min；
（7）光刻出电极区，正面蒸发铝，厚度为90000～110000埃，反刻后形成阴极电极10和门极电极11；背面蒸发钛、镍、银，厚度分别为800～1200埃，3500～4500埃、7500～8500埃，反刻后形成阳极电极12；
（8）合金，炉温400～530℃、时间10～30 min、真空度10-3Pa；
（9）在玻璃钝化区8、阴极电极10和门极电极11的正面涂覆聚酰亚胺，光刻后形成聚酰亚胺保护膜9及焊接区；
（10）芯片测试、切割、装架、烧结、封装、成品测试。
该制作方法采用N型FZ硅片1及合适的厚度控制实现闸流管的高正向及反向阻断电压特性，同时采用穿通隔离、分压环、场板及多层钝化制作出高工作电压的平面闸流管器件，简单易行，且器件的高温漏电小，可靠性高，可控性好，失效率更低。
如图2所示，闸流管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，闸流管都处于反向阻断状态；闸流管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下闸流管才导通，这时闸流管处于正向导通状态，表现出闸流管的闸流特性，即可控特性，并且闸流管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，闸流管保持导通，即闸流管导通后，门极失去作用，门极只起触发作用；闸流管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，闸流管关断。
Claims (3)
1.一种高压平面闸流管器件，其特征在于：包括N型FZ硅片，所述N型FZ硅片的背面设有PWELL区，所述PWELL区的背面设有阳极电极，所述N型FZ硅片的四周环设有与PWELL区连通的P型隔离区，所述N型FZ硅片的正面通过SIPOS膜对称设有玻璃钝化区，所述玻璃钝化区的正面设有聚酰亚胺保护膜，所述玻璃钝化区与N型FZ硅片之间设有分压环和截止环，所述N型FZ硅片的上部、位于玻璃钝化区内缘之间的部分设有短基区，所述短基区的上部设有NWELL区，所述NWELL区的正面设有阴极电极，所述短基区正面的一侧与钝化玻璃区之间设有门极电极。
2.根据权利要求1所述的高压平面闸流管器件，其特征在于：所述分压环为至少1个，所述截止环为1个，且设于最外侧分压环的外围。
3.根据权利要求1所述的高压平面闸流管器件，其特征在于：所述阴极电极与门极电极之间留有间隙。
Priority Applications (1)
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| CN201721380929.7U CN207529937U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种高压平面闸流管器件 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201721380929.7U CN207529937U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种高压平面闸流管器件 |
Publications (1)
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| CN201721380929.7U Active CN207529937U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种高压平面闸流管器件 |
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| CN (1) | CN207529937U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107644905A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-30 | 启东吉莱电子有限公司 | 一种高压平面闸流管器件及其制作方法 |
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2017
- 2017-10-25 CN CN201721380929.7U patent/CN207529937U/zh active Active
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