[发明专利]可控硅器件的复合平面终端钝化方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种可控硅器件的平面加工方法。属分立器件加工工艺技 术领域。

(二)背景技术

近年来，可控硅器件的消耗产品需求量大增，其种类也相应增加，产 品竞争日益激烈。如何在确保可靠性的条件下，提高参数一致性，减少碎 片率，减低生产成本，成为芯片制造厂商追求的目标。

在本发明作出以前，浅台面工艺技术被广泛应用于可控硅器件的生产 领域。其加工工艺过程如下：

步骤一、在一定温度、时间和气氛下，将磷原子推入硅片表面一定深 度，形成门区，如图1所示。

步骤二、刻出腐蚀窗口，并进行硅腐蚀，如图2所示。

步骤三、利用电泳的方法将玻璃粉颗粒淀积在硅片表面，经过烧结后 作为PN结的终端，如图3所示。

步骤四、生长钝化膜，保护玻璃层，如图4所示。

步骤五、光刻引线孔窗口，如图5所示。

其不足之处在于：

1、台面工艺终端钝化工艺过程繁琐

台面工艺虽然比较成熟，但是工艺过程非常复杂，需要进行槽光刻， 玻璃电泳、玻璃烧结，玻璃保护，玻璃反刻。

2、台面工艺碎片率高：10％-20％

台面工艺因为需要硅腐蚀并在腐蚀窗口内填充玻璃，因为硅片与玻璃 膨胀系数不同，导致后工序加工过程中芯片非常“脆”，碎、废片率非常高， 高达10％-20％。

3、台面工艺参数一致性差，门极触发电流(I_GT)、断态重复峰值电压 (V_DRM)难保证。

台面工艺依靠玻璃钝化保证转折电压，而玻璃极易被腐蚀，一旦保护 层出现问题，则芯片极易报废。

4、台面终端结构设计占芯片面积比例较大。

综上，台面钝化工艺缺点为加工工艺过程复杂，参数控制困难，硅腐 蚀刻槽填充玻璃后芯片易碎，且台面终端结构占芯片面积比例远大于平面 工艺。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种工艺过程简单，产品参数 可控，碎片率低的可控硅器件的复合平面终端钝化方法。

本发明的目的是这样实现的：一种可控硅器件的复合平面终端钝化方 法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：

步骤一、在一定温度、时间和气氛下，将磷原子推入硅片一定深度， 形成阴极区；

步骤二、将完成芯片阴极区氧化扩散的硅片，利用二氧化硅腐蚀液， 将硅片表面氧化层全剥离，形成芯片硅衬底层；

步骤三、采用化学气象淀积的方法在步骤二形成的芯片硅衬底层表面 淀积一钝化层；

步骤四、采用化学气象淀积的方法在步骤三形成的钝化层表面依次淀 积第一保护层、第二保护层和第三保护层，形成钝化膜保护PN结终端；

步骤五、将步骤四形成的钝化膜保护PN结终端在：温度950-1050℃、 时间60minN₂退火或HCl氧化退火后，通过光刻在所述钝化膜保护PN结 终端刻出阴极、门极引线孔窗口，完成可控硅平面终端钝化，

所述钝化层材料采用半绝缘掺氧多晶硅，第一保护层和第三保护层材 料均采用二氧化硅，第二保护层材料采用磷硅玻璃。

本发明的有益效果是：

1、本发明可控硅器件的终端钝化工艺过程简单

平面工艺节省了两次光刻，降低了成本、缩短了生产周期；

2、碎片率低：5％以内

平面结构无需刻槽填充玻璃，碎片率明显下降，只有2％-3％。

3、参数一致性、可控性较好

依靠半绝缘掺氧多晶硅的钝化效果，可以得到理想的转折电压和片间、 片内更为集中的门极触发电流。

4、终端结构设计占芯片面积比例小(面积更小的芯片可以达到台面相 同参数指标)。

本发明能够提高可控硅产品参数稳定性、可控性，减小芯片面积，缩 短生产流程，减少碎片率，降低生产成本。

(四)附图说明

图1为以往将磷原子推入硅片表面一定深度，形成阴极区工序示意图。

图2为以往刻出腐蚀窗口，并进行硅腐蚀工序示意图。

图3为以往利用电泳的方法将玻璃粉颗粒淀积在硅片表面，经过烧结 后作为PN结的终端工序示意图。

图4为以往生长钝化膜工序示意图。