[发明专利]一种可控硅芯片及其制造方法

说明书

一种可控硅芯片及其制造方法，包括在长基区一侧设有阳极发射区并形成第一PN结，在长基区另一侧设有短基区并形成第二PN结，在短基区上还设有阴极发射区并形成第三PN结，隔离墙，形成于阳极发射区、长基区和短基区的周边，并与阳极发射区掺有同种杂质，所述隔离墙上通过干法刻蚀开设有第一沟槽，所述第一沟槽为窄深槽，电压槽，其形成于隔离墙和短基区之间，用于阻断隔离墙和短基区的电气连接。通过干法刻蚀在可控硅芯片上应用，可快速与材料进行反应，刻蚀去除得到一窄深槽，形成窄深槽产生的应力小，窄深槽槽宽的横向距离少，减少台面的损失距离，窄深槽极大减少扩散深度，进而减少扩散形成隔离墙的时间，降低产品的失效应力，提高产品的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种可控硅芯片及其制造方法。

背景技术

电力半导体器件晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，主要包括外壳、芯片及框架三部分，其核心部分在芯片，芯片是PNPN四层半导体结构，其一般有三端，分别是阳极、阴极及门极。晶闸管在工作过程中，它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极(G)和阴极(K)与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。芯片的阳极(A)焊接在框架上，芯片的门极(G)和阴极(K)分别通过导线连接到框架相应的管脚上外壳起到保护芯片的作用。

现有的芯片制造方法中包括单面刻槽方法及双面刻槽方法，如图1所示，双面刻槽工艺中由于不采用隔离墙扩散，图中A就是正向耐压在此位置，B就是正向耐压在此位置。该结构的芯片会由于双面刻槽腐蚀电压槽之后，会使得N型基区减薄造成强度减弱，芯片在封装过程容易收损。如图2所示，单面刻槽，由于采用了隔离墙技术，隔离墙就像是在可控硅芯片区域外围的保护墙，使得产品在生产及封装过程中克服双面刻槽的缺陷。隔离墙一方面是隔离相邻芯片并可形成分切相邻芯片的划切区域，以防止芯片在分切工序中受损伤，另一方面是将阳极电压从阳极发射区所在的侧面通过同类型掺杂的隔离墙导体导引到阴极所在的侧面。为了实现隔离墙与阳极发射区同类型掺杂，通常情况是对设计为隔离墙的区域进行穿通扩散。目前，隔离墙的制造的方法包括：

浓硼隔离扩散方法。由于硼在硅中的杂质扩散系数很慢(扩散温度为1200℃～1300℃条件下：硼扩散系数约为1*10-11cm²/S，而铝扩散系数约为8*10-11cm²/S)，导致硅片的厚度限制在250μm以下，只能形成240μm左右厚度的隔离墙，高压400μm左右厚度的隔离墙难以实现，这使得采用浓硼隔离扩散的器件只能实现1200V以下的耐压。另浓硼隔离扩散的扩散温度较高，一般在1250℃～1300℃，扩散时间需要120-200小时，过高的扩散温度及过长的扩散时间使得产品的少子寿命缩短，还会造成扩散缺陷的增多，致使产品的稳定性、可靠性降低，漏电流增大。浓硼隔离扩散造成对通隔离区杂质浓度偏高，PN结耗尽层宽度降低，导致产品的反向阻断电压降低。浓硼隔离扩散的横向扩散较大，通常为扩散深度的80％，减小了芯片的有效面积，降低了产品的通态电流。

激光穿孔方法。激光穿孔方法是利用激光束以一定间距在芯片周围隔离墙上垂直穿孔，然后再进行硼扩散。这种方法虽然有利于提高芯片的厚度，但激光孔形成的热应力等缺陷带来对器件的伤害难以避免，并且在进行电压槽玻璃钝化时，玻璃碎屑可能会落入孔内，在进行芯片划切时，附着在孔壁上的玻璃碎屑可能会损坏划切工具或损伤隔离墙。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提高芯片的合格率和可靠性。

根据第一方面，一种实施例中提供一种可控硅芯片,包括：

阳极发射区、长基区、短基区和阴极发射区，在长基区一侧设有阳极发射区并形成第一PN结，在长基区另一侧设有短基区并形成第二PN结，在短基区上还设有阴极发射区并形成第三PN结；

隔离墙，形成于阳极发射区、长基区和短基区的周边，并与阳极发射区掺有同种杂质，所述隔离墙上通过干法刻蚀开设有第一沟槽，其中，所述第一沟槽为窄深槽；