[發明專利]一種單向可控硅芯片及其制造方法

在審

• 申請號: 202110363301.0
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113097299A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王成森;錢清友;張思潔
• 申請（專利權）人: 江蘇捷捷微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/06;H01L29/417;H01L29/423;H01L21/332
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

1.一種單向可控硅芯片，其特征在于：包括盆形陰極區、陽極區、長基區、盆形短基區、環形門極、陽極、陰極、表面鈍化膜，在環繞芯片四周的立面和背面設置盆形陰極區，盆形陰極區包括盆形陰極區底面、盆形陰極區側壁，所述盆形陰極區的終端終止于芯片上表面及芯片四周立面的表面，所述盆形陰極區內側設置環繞芯片四周的立面與背面的盆形短基區，盆形短基區包括盆形短基區的底面與四周的盆形短基區的側壁，所述盆形短基區與陽極區之間設置長基區，所述陽極區、盆形短基區、長基區的終端皆終止在芯片上表面，所述陽極位于芯片頂面的中部區域與陽極區連接，所述環形門極位于芯片頂面并環繞芯片四周一圈與盆形短基區連接，所述陰極位于芯片底面與盆形陰極區底面連接，所述表面鈍化膜位于芯片頂面邊沿四周及陽極與環形門極之間。

2.根據權利要求1所述的一種單向可控硅芯片，其特征在于：所述陽極區厚度為50-80um，所述長基區厚度為100-130um，所述盆形短基區厚度為25-45um，所述盆形陰極區厚度為15-25um。

3.一種單向可控硅芯片的制造方法，其特征在于，所述方法用于制造如權利要求1或2所述的單向可控硅芯片，所述方法包括以下步驟：

步驟1：硅單晶片要求：ρ＝25-30-35-40-45-50Ω·㎝，硅單晶片厚度t＝(230～360)±5um；

步驟2：硅片拋光：完成后的硅片厚度t＝(190～280)±5um；

步驟3：氧化：T＝1200±50℃，t＝7.0±1h，要求氧化層厚度＝1.6-2.2um；

步驟4：雙面光刻陰極區對通隔離窗口：利用雙面光刻機，先對準上、下兩塊光刻版，將硅片置于兩塊光刻版的中間，同時曝光，上、下兩塊光刻版的圖形是相同的，經腐蝕去膠后形成陰極區對通隔離窗口；

步驟5：磷予沉積：T＝1200±50℃，t＝4.0±2.0h,R_□＝0.7±0.2Ω/□；

步驟6：雙面光刻短基區對通窗口：利用雙面光刻機，先對準上、下兩塊光刻版，將硅片置于兩塊光刻版的中間，同時曝光，上、下兩塊光刻版的圖形是相同的，經腐蝕后形成短基區對通窗口，并保留光刻膠；

步驟7：雙面離子注入鋁：能量50-160Kev；劑量5E¹⁴-8E¹⁵；

步驟8：去膠、去磷硅玻璃：先去除硅片表面殘留光刻膠、再去除表面的磷硅玻璃；

步驟9：對通擴散及表面氧化：T＝1280±20℃，t＝120±40h,N⁺X_j＝120-200um，PX_j＝120-180um，氧化膜厚度＝1.0-1.6um；其中，N⁺X_j表示N型重摻雜區的結深；PX_j表示P型區的結深；

步驟10：光刻正面陽極區窗口和背面短基區窗口：雙面同時光刻，上、下兩塊光刻版的圖形均為正方形，背面正方形的尺寸與短基區對通窗口光刻板圖形內側圖尺寸一致，正面正方形邊長是背面正方形邊長的0.55-0.85倍；

步驟11：雙面離子注入硼：正面，能量50-160Kev；劑量5E¹⁴-1E¹⁶。背面，能量50-160Kev；劑量5E¹⁴-1E¹⁶；

步驟12：雙面推結：1220-1280℃,3-30h；

步驟13：光刻背面陰極區圖形，保留正面氧化層；

步驟14：背面陰極區擴散：予沉積T＝1080±20℃，t＝1.5±0.5h,R_□＝1.2±0.3Ω/□，再分布T＝1220±20℃，t＝4±2h；

步驟15：光刻引線孔：用刻引線孔版進行光刻；

步驟16：正面蒸鍍鋁膜：要求鋁膜厚度＝5.0-8.0um；

步驟17：反刻鋁電極：用反刻版進行光刻；

步驟18：合金：T＝480±10℃，t＝0.4±0.1h；

步驟19：背面噴砂：用W20#金剛砂噴去8-10um；

步驟20：背面蒸鍍電極：用高真空電子束蒸發臺蒸鍍Ti-Ni-Ag，Ag膜厚＝0.5-0.8um；

步驟21：芯片測試：用自動測試臺進行測試VDRM、VRRM、IEB、VFGM、IDRM、IRRM、IH、IL、IGT、VGT參數，并對IGT進行分檔；

步驟22：鋸片：鋸透硅片并將藍膜劃切1/3厚度；

步驟23：包裝。