[实用新型]可控硅器件的平面终端钝化结构

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种可控硅器件平面终端钝化结构。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。 

在本实用新型作出以前，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，形成阴极，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

本实用新型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平面终端钝化结构。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种可控硅器件的平面终端钝化结构，所述结构包括芯片硅衬底层，在所述芯片硅衬底层表面复合有钝化层，在所述钝化层表面依次复合有第一保护层、第二保护层和第三保护层，且 在所述芯片硅衬底层表面留出阴极和门极引线孔窗口；所述钝化层材料采用半绝缘掺氧多晶硅。 

本实用新型的有益效果是： 

本实用新型的钝化结构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。 

图5为以往光刻引线孔窗口工序示意图。 

图6为本实用新型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7为本实用新型将完成阴极区氧化扩散的硅片表面氧化层全剥离工序示意图。 

图8为本实用新型在芯片硅衬底层表面淀积半绝缘掺氧多晶硅层工序示意图。 

图9为本实用新型形成钝化膜保护PN结终端工序示意图。 

图10为本实用新型可控硅器件的平面终端钝化结构示意图。 

图中附图标记： 

芯片硅衬底层1、钝化层2、第一保护层3、第二保护层4和第三保护层5、玻璃6。 

(五)具体实施方式

参见图10，图10为本实用新型可控硅器件的平面终端钝化结构示意图。由图10可以看出，本实用新型可控硅器件的平面终端钝化结构，所述结构包括芯片硅衬底层1，在所述芯片硅衬底层1表面复合有钝化层2，在所述钝化层2表面依次复合有第一保护层3、第二保护层4和第三保护层5，且在所述芯片硅衬底层1表面留出阴极和门极引线孔窗口；所述钝化层2材料采用半绝缘掺氧多晶硅，第一保护层3和第三保护层5材料均采用二氧化硅，第二保护层4材料采用磷硅玻璃。其钝化方法包括以下工艺过程： 

步骤一、将磷原子推入硅片一定深度，形成阴极区，完成芯片阴极区氧化扩散，如图6所示。 

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，如图7所示。