專利名稱：可控硅器件的復(fù)合平面終端鈍化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，可控硅器件的消耗產(chǎn)品需求量大增，其種類也相應(yīng)增加，產(chǎn)品競爭日益激烈。如何在確保可靠性的條件下，提高參數(shù)一致性，減少碎片率，減低生產(chǎn)成本，成為芯片制 造廠商追求的目標(biāo)。在本發(fā)明作出以前，淺臺面工藝技術(shù)被廣泛應(yīng)用于可控硅器件的生產(chǎn)領(lǐng)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(qū)， 如圖1所示。步驟二、刻出腐蝕窗口，并進(jìn)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(jīng)過燒結(jié)后作為PN結(jié)的 終端，如圖3所示。步驟四、生長鈍化膜，保護(hù)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(fù)雜，需要進(jìn)行槽光刻，玻璃電泳、玻 璃燒結(jié)，玻璃保護(hù)，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(nèi)填充玻璃，因為硅片與玻璃膨脹系數(shù)不 同，導(dǎo)致后工序加工過程中芯片非?！按唷?，碎、廢片率非常高，高達(dá)10% -20%。3、臺面工藝參數(shù)一致性差，門極觸發(fā)電流(Ict)、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(Vdem)難保證。臺面工藝依靠玻璃鈍化保證轉(zhuǎn)折電壓，而玻璃極易被腐蝕，一旦保護(hù)層出現(xiàn)問題， 則芯片極易報廢。4、臺面終端結(jié)構(gòu)設(shè)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(fù)雜，參數(shù)控制困難，硅腐蝕刻槽填充玻 璃后芯片易碎，且臺面終端結(jié)構(gòu)占芯片面積比例遠(yuǎn)大于平面工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種工藝過程簡單，產(chǎn)品參數(shù)可控，碎片率 低的可控硅器件的復(fù)合平面終端鈍化方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種可控硅器件的復(fù)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(qū)；
步驟二、將完成芯片陰極區(qū)氧化擴(kuò)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(xué)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(xué)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(hù) 層、第二保護(hù)層和第三保護(hù)層，形成鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端；步驟五、將步驟四形成的鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端在溫度950_1050°C、時間60minN2 退火或HCl氧化退火后，通過光刻在所述鈍化膜保護(hù)PN結(jié)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(hù)層和第三保護(hù)層材料均采用二 氧化硅，第二保護(hù)層材料采用磷硅玻璃。
本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明可控硅器件的終端鈍化工藝過程簡單平面工藝節(jié)省了兩次光刻，降低了成本、縮短了生產(chǎn)周期；2、碎片率低5%以內(nèi)平面結(jié)構(gòu)無需刻槽填充玻璃，碎片率明顯下降，只有2% _3%。3、參數(shù)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(zhuǎn)折電壓和片間、片內(nèi)更為 集中的門極觸發(fā)電流。4、終端結(jié)構(gòu)設(shè)計占芯片面積比例小(面積更小的芯片可以達(dá)到臺面相同參數(shù)指 標(biāo))°本發(fā)明能夠提高可控硅產(chǎn)品參數(shù)穩(wěn)定性、可控性，減小芯片面積，縮短生產(chǎn)流程， 減少碎片率，降低生產(chǎn)成本。


圖1為以往將磷原子推入硅片表面一定深度，形成陰極區(qū)工序示意圖。圖2為以往刻出腐蝕窗口，并進(jìn)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(jīng)過燒結(jié)后作為PN結(jié) 的終端工序示意圖。圖4為以往生長鈍化膜工序示意圖。圖5為以往光刻引線孔窗口工序示意圖。圖6為本發(fā)明將磷原子推入硅片表面一定深度，形成陰極區(qū)工序示意圖。圖7為本發(fā)明將完成陰極區(qū)氧化擴(kuò)散的硅片表面氧化層全剝離工序示意圖。圖8為本發(fā)明在芯片硅襯底層表面淀積半絕緣摻氧多晶硅層工序示意圖。圖9為本發(fā)明形成鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端工序示意圖。圖10為本發(fā)明在所述鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端刻出陰極、門極引線孔窗口工序示意 圖。圖中附圖標(biāo)記芯片硅襯底層1、鈍化層2、第一保護(hù)層3、第二保護(hù)層4、第三保護(hù)層5、玻璃6。具體實施例方式本發(fā)明涉及的可控硅器件的平面終端鈍化方法，是采用化學(xué)氣象淀積生成的復(fù)合薄膜作為可控硅器件的終端鈍化結(jié)構(gòu)，所述方法包括以下工藝過程步驟一、在一定溫度(1150 1250°C)、時間(具體時間由Igt定)和氣氛(N2 =IOL/ min, O2 :lL/min)下，將磷原子推入硅片一定深度，形成陰極區(qū)，完成芯片陰極區(qū)氧化擴(kuò)散， 如圖6所示。步驟二、將完成芯片陰極區(qū)氧化擴(kuò)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，如圖7所示。步驟三、采用化學(xué)氣象淀積的方法(600-700°C、20-60paTN20與SiH4反應(yīng))在步 驟二形成的芯片硅襯底層表面淀積一鈍化層(半絕緣摻氧多晶硅SIP0S)，如圖8所示。步驟四、采用化學(xué)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(hù) 層、第二保護(hù)層和第三保護(hù)層，形成鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端，如圖9所示。步驟五、將步驟四形成的鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端在溫度950-1050°C、時間60minN2 退火或HCl氧化退火后，通過光刻在所述鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端刻出陰極、門極引線孔窗口， 完成可控硅平面終端鈍化，如圖10所示。所述鈍化層材料采用半絕緣摻氧多晶硅，第一保護(hù)層和第三保護(hù)層材料均采用二 氧化硅，第二保護(hù)層材料采用磷硅玻璃。
權(quán)利要求
一種可控硅器件的復(fù)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(qū)；步驟二、將完成芯片陰極區(qū)氧化擴(kuò)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(xué)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(xué)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(hù)層、第二保護(hù)層和第三保護(hù)層，形成鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端；步驟五、將步驟四形成的鈍化膜保護(hù)PN結(jié)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(hù)PN結(jié)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(hù)層和第三保護(hù)層材料均采用二氧化硅，第二保護(hù)層材料采用磷硅玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可控硅器件的復(fù)合平面終端鈍化方法，所述方法包括以下工藝過程一、在一定溫度、時間和氣氛下，將磷原子推入硅片一定深度，形成門區(qū)，完成芯片陰極區(qū)氧化擴(kuò)散，二、將硅片表面氧化層全剝離，形成芯片硅襯底層，三、在步驟二形成的芯片硅襯底層表面淀積一鈍化層，四、在步驟三形成的鈍化層表面依次淀積第一保護(hù)層、第二保護(hù)層和第三保護(hù)層，形成鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端，五、將步驟四形成的鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端退火、時間處理后，通過光刻在所述鈍化膜保護(hù)PN結(jié)終端刻出陰極、門極引線孔窗口，完成可控硅平面終端鈍化。本發(fā)明方法能夠提高可控硅產(chǎn)品參數(shù)穩(wěn)定性、可控性，減小芯片面積，縮短生產(chǎn)流程，減少碎片率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L21/332GK101819935SQ20101011971
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者馮東明, 李建立, 王新潮, 高善明 申請人:江陰新順微電子有限公司