[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

提供本發明公開了一種單向可控硅芯片及其制造方法，芯片包括盆形陰極區、陽極區、長基區、盆形短基區、環形門極、陽極、陰極、表面鈍化膜，制造方法包括以下步驟：硅單晶片選擇；硅片拋光；氧化；雙面光刻陰極區對通隔離窗口；磷予沉積；雙面光刻短基區對通窗口；離子注入鋁；去膠；對通擴散；光刻正面陽極區窗口和背面短基區窗口；雙面離子注入硼；雙面推結；去除背面氧化層；背面陰極區擴散；光刻引線孔；正面蒸鍍鋁膜；反刻鋁電極：用反刻版進行光刻；合金；背面噴砂；背面蒸鍍電極；芯片測試；鋸片；包裝。本發明具有器件底板直接安裝在散熱器上并接地，且具有低熱阻的優點；同時克服了封裝過程中底部焊料與短基區短路的風險。

技術領域

本發明涉及一種芯片制造技術領域，具體而言，特別涉及一種單向可控硅芯片及其制造方法。

背景技術

現有裝置中，單向可控硅芯片一般包括四類：

一類：對通隔離平面終端結構的單向可控硅芯片，其陽極區設置在環繞芯片四周的立面和背面、陽極設置在芯片底面，陰極區和短基區設置在芯片的正面、門極和陰極在芯片頂面，三個PN結的終端都終止在芯片的上表面，封裝后器件的外殼底板為陽極。

二類：雙臺面終端結構的單向可控硅芯片，其陽極區設置在芯片的背面、陽極在芯片底面，陰極區和短基區設置在芯片的正面、門極和陰極設置在芯片頂面，采用雙面溝槽使二個主PN結的終端都終止在芯片的側面，封裝后器件的外殼底板為陽極。

三類：對通隔離單臺面終端結構的單向可控硅芯片，其陽極區設置在環繞芯片四周的立面和背面、陽極設置在芯片底面，陰極區和短基區設置在芯片的正面、門極和陰極在芯片頂面，二個主PN結的終端都終止在芯片正面溝槽的側面，封裝后器件的外殼底板為陽極。

四類：陽極和門極在芯片正面、陰極在芯片背面的單向可控硅芯片，其陽極區設置在芯片正面的中部區域、短基區設置在芯片背面并通過環繞芯片四周側面的對通隔離P區連接至芯片正面、陽極和門極在芯片頂面，陰極區設置在芯片的背面、在芯片背面環繞芯片四周挖一圈溝槽使陰極區終端終止在該溝槽的側面、陰極在芯片的底面，封裝后器件的外殼底板為陰極。

其中，一、二、三類中，其門極和陰極都在芯片頂面，陽極在芯片底面，封裝后的器件外殼底板為陽極，不便于外殼底板接地，在一些應用環境中，可控硅底板需安裝散熱器并接地，導致該類器件只能選擇絕緣封裝外形，絕緣封裝外形相比于非絕緣封裝外形的熱阻高、散熱性能差。第四類，雖然實現了陰極設置在芯片底面、門極和陽極設置在芯片頂面的效果，但其陰極區的終端是終止在芯片背面溝槽的側面，不便于該終端的保護，而且在封裝時極易造成底面焊料與短基區側面短路的情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單向可控硅芯片及其制造方法。

本發明采用的技術方案是：

一種單向可控硅芯片，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。

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。

所述的一種單向可控硅芯片的制造方法，包括以下步驟：