[發明專利]可控硅器件的復合平面終端鈍化方法

有效

• 申請號: 201010119711.2
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN101819935A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 王新潮;馮東明;高善明;李建立
• 申請（專利權）人: 江陰新順微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/332
• 分類號: H01L21/332
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

(一)技術領域

本發明涉及一種可控硅器件的平面加工方法。屬分立器件加工工藝技 術領域。

(二)背景技術

近年來，可控硅器件的消耗產品需求量大增，其種類也相應增加，產 品競爭日益激烈。如何在確?？煽啃缘臈l件下，提高參數一致性，減少碎 片率，減低生產成本，成為芯片制造廠商追求的目標。

在本發明作出以前，淺臺面工藝技術被廣泛應用于可控硅器件的生產 領域。其加工工藝過程如下：

步驟一、在一定溫度、時間和氣氛下，將磷原子推入硅片表面一定深 度，形成門區，如圖1所示。

步驟二、刻出腐蝕窗口，并進行硅腐蝕，如圖2所示。

步驟三、利用電泳的方法將玻璃粉顆粒淀積在硅片表面，經過燒結后 作為PN結的終端，如圖3所示。

步驟四、生長鈍化膜，保護玻璃層，如圖4所示。

步驟五、光刻引線孔窗口，如圖5所示。

其不足之處在于：

1、臺面工藝終端鈍化工藝過程繁瑣

臺面工藝雖然比較成熟，但是工藝過程非常復雜，需要進行槽光刻， 玻璃電泳、玻璃燒結，玻璃保護，玻璃反刻。

2、臺面工藝碎片率高：10％-20％

臺面工藝因為需要硅腐蝕并在腐蝕窗口內填充玻璃，因為硅片與玻璃 膨脹系數不同，導致后工序加工過程中芯片非?！按唷保椤U片率非常高， 高達10％-20％。

3、臺面工藝參數一致性差，門極觸發電流(I_GT)、斷態重復峰值電壓 (V_DRM)難保證。

臺面工藝依靠玻璃鈍化保證轉折電壓，而玻璃極易被腐蝕，一旦保護 層出現問題，則芯片極易報廢。

4、臺面終端結構設計占芯片面積比例較大。

綜上，臺面鈍化工藝缺點為加工工藝過程復雜，參數控制困難，硅腐 蝕刻槽填充玻璃后芯片易碎，且臺面終端結構占芯片面積比例遠大于平面 工藝。

(三)發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種工藝過程簡單，產品參數 可控，碎片率低的可控硅器件的復合平面終端鈍化方法。

本發明的目的是這樣實現的：一種可控硅器件的復合平面終端鈍化方 法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程：

步驟一、在一定溫度、時間和氣氛下，將磷原子推入硅片一定深度， 形成陰極區；

步驟二、將完成芯片陰極區氧化擴散的硅片，利用二氧化硅腐蝕液， 將硅片表面氧化層全剝離，形成芯片硅襯底層；

步驟三、采用化學氣象淀積的方法在步驟二形成的芯片硅襯底層表面 淀積一鈍化層；

步驟四、采用化學氣象淀積的方法在步驟三形成的鈍化層表面依次淀 積第一保護層、第二保護層和第三保護層，形成鈍化膜保護PN結終端；

步驟五、將步驟四形成的鈍化膜保護PN結終端在：溫度950-1050℃、 時間60minN₂退火或HCl氧化退火后，通過光刻在所述鈍化膜保護PN結 終端刻出陰極、門極引線孔窗口，完成可控硅平面終端鈍化，

所述鈍化層材料采用半絕緣摻氧多晶硅，第一保護層和第三保護層材 料均采用二氧化硅，第二保護層材料采用磷硅玻璃。

本發明的有益效果是：

1、本發明可控硅器件的終端鈍化工藝過程簡單

平面工藝節省了兩次光刻，降低了成本、縮短了生產周期；

2、碎片率低：5％以內

平面結構無需刻槽填充玻璃，碎片率明顯下降，只有2％-3％。

3、參數一致性、可控性較好

依靠半絕緣摻氧多晶硅的鈍化效果，可以得到理想的轉折電壓和片間、 片內更為集中的門極觸發電流。

4、終端結構設計占芯片面積比例小(面積更小的芯片可以達到臺面相 同參數指標)。

本發明能夠提高可控硅產品參數穩定性、可控性，減小芯片面積，縮 短生產流程，減少碎片率，降低生產成本。

(四)附圖說明

圖1為以往將磷原子推入硅片表面一定深度，形成陰極區工序示意圖。

圖2為以往刻出腐蝕窗口，并進行硅腐蝕工序示意圖。

圖3為以往利用電泳的方法將玻璃粉顆粒淀積在硅片表面，經過燒結 后作為PN結的終端工序示意圖。

圖4為以往生長鈍化膜工序示意圖。