[發(fā)明專利]一種新型高壓雙向觸發(fā)器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310682148.3
• 申請(qǐng)日: 2013-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103730534A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宗賀;鄒有彪;張鵬;王泗禹;耿開(kāi)遠(yuǎn);周健;李建新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 啟東吉萊電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/09
• 分類號(hào): H01L31/09;H01L31/0224;C01G9/02
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 盧海洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造工藝，尤其涉及一種新型高壓雙向觸發(fā)器件及其制造方法。

背景技術(shù)

目前，雙向可控硅被廣泛用于各種家用電器線路中，比如空調(diào)、洗衣機(jī)、吸塵器等變頻家電的變頻調(diào)速電路，燈具的調(diào)光、鎮(zhèn)流器電路，電熱毯、電熨斗的調(diào)溫電路等。雙向可控硅屬于電流驅(qū)動(dòng)控制器件，在工作時(shí)需要柵極觸發(fā)控制信號(hào)，家電用雙向可控硅通常采用雙向觸發(fā)二極管來(lái)提供柵極觸發(fā)脈沖，但雙向觸發(fā)二極管存在觸發(fā)功率低、觸發(fā)功耗高且高溫可靠性低的缺點(diǎn)，因此急需尋找一種高觸發(fā)功率、低觸發(fā)功耗的高效觸發(fā)器件來(lái)替代雙向觸發(fā)二極管。在HID啟動(dòng)電路、機(jī)動(dòng)車電子點(diǎn)火器電路、燃?xì)恻c(diǎn)火電路、高壓發(fā)生器電路中通常都需要在線路產(chǎn)生較高的di/dt才能使線路中的線圈上感生出較高的電壓來(lái)?yè)舸怏w從而實(shí)現(xiàn)線路的起輝點(diǎn)火功能，傳統(tǒng)的起輝點(diǎn)火電路需要大量的電子元器件才能產(chǎn)生高的di/dt。因此，需要一種新的技術(shù)方案解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種觸發(fā)功率高、觸發(fā)功耗低的新型高壓雙向觸發(fā)器件及其制作方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種新型高壓雙向觸發(fā)器件包括N型半導(dǎo)體襯底、第一P阱和P阱層，該觸發(fā)器件的四周邊緣處設(shè)有SiO₂絕緣層，該觸發(fā)器件的上表面和下表面的中間設(shè)有金屬層，金屬層上分別設(shè)有金屬電極T1和T2，N型半導(dǎo)體襯底的上下兩端分別設(shè)有P型層，P型層的一端設(shè)有第一P阱，P型層中還設(shè)有N阱，N阱的一端設(shè)有第二P阱，N型半導(dǎo)體襯底的四周設(shè)置多層復(fù)合薄膜，多層復(fù)合薄膜外側(cè)設(shè)有玻璃鈍化層。

一種新型高壓雙向觸發(fā)器件的制作方法包括以下步驟：硅片準(zhǔn)備，場(chǎng)氧化，第二P阱雙面光刻，N型離子注入、推結(jié)，P型層鎵擴(kuò)散，第一P阱光刻，第一P阱硼擴(kuò)散，N阱光刻，N阱磷擴(kuò)散，槽光刻、腐蝕，多層復(fù)合薄膜鈍化層淀積，玻璃鈍化，接觸孔光刻，雙面金屬化，合金、退火。

上述N型離子注入、推結(jié)的步驟為：首先進(jìn)行N型離子注入，注入條件是劑量為2-3.5e13cm^-2、能量為50-70KeV，注入后進(jìn)行推結(jié)，推結(jié)條件是溫度為1100-1200℃、時(shí)間為130-150min、O₂流量為1800-2200mL/min?、N₂流量為4000-6000mL/min，在硅片離子注入和推結(jié)時(shí)設(shè)置1-2片電阻率和厚度與所選N型單晶材料相近的P型硅片作為陪片。

上述P型層鎵擴(kuò)散是以Ga₂O₃粉末為Ga源，預(yù)淀積條件是片溫為1200-1210℃、源溫為990-1000℃、H₂流量為200-300mL/min、N₂流量為800-1000mL/min、通源時(shí)間為160-180min，再分布條件是溫度為1250-1260℃、時(shí)間為10-12h、N₂流量為3500-4500mL/min，在350-400℃以下取出硅片。

上述多層復(fù)合薄膜鈍化層淀積的步驟為：首先淀積α-多晶硅，采用LPCVD淀積，條件是溫度為570-580℃、壓強(qiáng)0.3-0.4t、SiH₄流量30-50cc/min、淀積時(shí)間4~5min，然后淀積半絕緣多晶硅SIPOS，采用LPCVD淀積，條件是溫度為650-670℃、壓強(qiáng)0.3-0.4t、SiH₄流量200-300cc/min、N₂O流量30-50cc/min、淀積時(shí)間40-50min，再淀積低溫?zé)嵫趸瘜覮TO，采用LPCVD淀積，條件是溫度為420-450℃、壓強(qiáng)為0.3-0.4t、SiH₄流量為100-200cc/min、O₂流量為30-50cc/min、淀積時(shí)間20-30min，最后淀積Si₃N₄，采用LPCVD淀積，條件是溫度為750-800℃、壓強(qiáng)為0.3-0.5t、SiH₂Cl₂流量為100-200cc/min、NH₃流量為350-450cc/min、淀積時(shí)間為20-30min。

第二P阱的濃度低于P型層，第二P阱采用雜質(zhì)補(bǔ)償法形成。

采用N型離子注入工藝，精確控制注入結(jié)深和濃度，可在P型層中形成區(qū)域濃度補(bǔ)償層，降低該區(qū)域P型雜質(zhì)凈濃度，提高觸發(fā)器件的觸發(fā)速度。

注入和推結(jié)時(shí)設(shè)置1~2片P型硅片作為陪片便于測(cè)量區(qū)域濃度補(bǔ)償層的結(jié)深和濃度。