[發明專利]一種高壓平面閘流管器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201711005291.3
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107644905A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 許志峰;周健
• 申請（專利權）人: 啟東吉萊電子有限公司
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L21/332
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 盧海洋

技術領域

本發明屬于半導體器件技術領域，具體涉及一種高壓平面閘流管器件及其制作方法。

背景技術

高壓閘流管器件是一種用微小的信號功率對大功率的電流進行控制和變換的半導體器件，可以用于整流，還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電流，實現將直流電變成交流電的逆變，將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等,故而廣泛應用在工業、交通運輸、軍事科研以至民用電器等領域。

常見的高壓閘流管器件結構為：采用單面/雙面溝槽+玻璃鈍化的制作方法，相對于臺面型高壓閘流管，存在高溫漏電大，工作可靠性不高，容易失效等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構合理，易于制作，高溫漏電小，可靠性高，可控性好的高壓平面閘流管器件及其制作方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種高壓平面閘流管器件，包括N型FZ硅片，N型FZ硅片的背面設有PWELL區，PWELL區的背面設有陽極電極，N型FZ硅片的四周環設有與PWELL區連通的P型隔離區，N型FZ硅片的正面通過SIPOS膜對稱設有玻璃鈍化區，玻璃鈍化區的正面設有聚酰亞胺保護膜，玻璃鈍化區與N型FZ硅片之間設有分壓環和截止環，N型FZ硅片的上部、位于玻璃鈍化區內緣之間的部分設有短基區，短基區的上部設有NWELL區，NWELL區的正面設有陰極電極，短基區正面的一側與鈍化玻璃區之間設有門極電極。

上述分壓環為至少1個，截止環為1個，且設于最外側分壓環的外圍。

上述陰極電極與門極電極之間留有間隙。

上述高壓平面閘流管器件的制作方法，包括以下步驟：

（1）選擇片厚為390～410μm、電阻率為90～100Ω·cm的N型FZ硅片，在硅片表面用氫氧合成法生長2.0～2.5μm氧化層；

（2）光刻腐蝕P型隔離區表面的氧化層，蒸發金屬鋁，膜層厚度2.4～2.6μm，光刻鋁膜、合金推結，形成P型隔離區，推結條件為：溫度1265～1270℃、時間10～12h、N₂流量5～6L/min；

（3）在N型FZ硅片的正面光刻出短基區和分壓環、背面光刻出PWELL區，進行P型離子注入、推結，注入條件為：劑量1e13～5e13cm^-2、能量40～100KeV，推結條件為：溫度1270～1275℃、時間50～55h、N₂流量5～6L/min、O₂流量2～3L/min；

（4）場氧化層生長后光刻出NWELL區和截止環，進行N型離子注入、推結，注入條件為：劑量1e14～1e16cm^-2、能量60～100KeV，推結條件為：溫度1200～1205℃、時間100～180min、N₂流量2～3L/min、O₂流量2～3L/min；

（5）漂光氧化層，生長SIPOS膜，生長條件為：溫度645～660℃、時間2～3h，厚度為5500～6500埃；

（6）光刻出玻璃鈍化區，采用電泳法形成多層玻璃層并燒結，燒結條件為：溫度720～725℃、時間20～30min、N₂流量5～6L/min、O₂流量0.8～1L/min；

（7）光刻出電極區，正面蒸發鋁，厚度為90000～110000埃，反刻后形成陰極電極和門極電極；背面蒸發鈦、鎳、銀，厚度分別為800～1200埃，3500～4500埃、7500～8500埃，反刻后形成陽極電極；

（8）合金，爐溫400～530℃、時間10～30 min、真空度10^-3Pa；

（9）在玻璃鈍化區、陰極電極和門極電極的正面涂覆聚酰亞胺，光刻后形成聚酰亞胺保護膜及焊接區；

（10）芯片測試、切割、裝架、燒結、封裝、成品測試。

本發明的優點是：本發明采用穿通隔離、分壓環、場板及多層鈍化制作出高工作電壓的平面閘流管器件，工藝簡單易行，器件的高溫漏電小，可靠性高，可控性好，失效率更低。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的等效電路圖。