專利名稱：臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)和實(shí)施方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，還涉及一種臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，屬于電力半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
功率可控硅在中、高壓電力半導(dǎo)體器件芯片的制造中，至今仍廣泛采用臺(tái)面工藝制造技術(shù)，如圖1-4所示，硅圓片正面的溝槽內(nèi)生長(zhǎng)了一層30 50um厚的鈍化玻璃膜，由于該玻璃膜的膨脹系數(shù)比硅大很多(一般鈍化玻璃的膨脹系數(shù)為4. 4士0. 4X ΙΟ"6 /°C，而硅的膨脹系數(shù)為2.6X10_6 /°C)，玻璃燒結(jié)完成后，正面溝槽內(nèi)的玻璃膜產(chǎn)生了一個(gè)很大的收縮應(yīng)力，拉動(dòng)硅圓片向上彎曲，由于硅圓片的彎曲使得硅片中心區(qū)域和光刻掩膜版不能貼緊而產(chǎn)生縫隙，造成廢品產(chǎn)生，經(jīng)常會(huì)掉片，且硅圓片破碎率很高，這種方法只適合于Φ2 英寸 Φ4英寸硅圓片的制程，很難將以上技術(shù)用于Φ5英寸 Φ4英寸的硅圓片制程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，還提供一種臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)、正面P型短基區(qū)、玻璃鈍化膜、正面溝槽、SiO2保護(hù)膜、硅單晶片、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述硅單晶片正面設(shè)有正面P型短基區(qū)，所述硅單晶片背面設(shè)有背面P型區(qū)，所述正面P型短基區(qū)表面設(shè)有SiO2保護(hù)膜、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述正面P型短基區(qū)和硅單晶片上設(shè)有正面溝槽，所述正面溝槽位于門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極兩側(cè)，所述陰極鋁電極和正面P 型短基區(qū)之間設(shè)有N+型陰極區(qū)，所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽，所述背面應(yīng)力平衡槽頂部和側(cè)壁設(shè)有玻璃膜，所述背面P型區(qū)和玻璃鈍化膜表面上設(shè)有多層金屬電極。所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)深度為100-180um，所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)寬度的最小值為 80-200um。臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，包括生長(zhǎng)氧化層步驟、光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)窗口步驟、對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟、正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟、光刻陰極區(qū)窗口步驟、陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟、光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟、溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟、光刻引線孔步驟、正面蒸鍍鋁膜步驟、反刻鋁電極步驟、背面蒸鍍金屬電極步驟和后續(xù)處理步驟，所述生產(chǎn)氧化層步驟為硅單晶片化學(xué)拋光、清洗及生長(zhǎng)氧化層；所述對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟為對(duì)通隔離擴(kuò)散，形成P型隔離帶；所述正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟為正面 P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行同時(shí)擴(kuò)散并生長(zhǎng)氧化層；所述陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟為N+型陰極區(qū)磷擴(kuò)散并生長(zhǎng)氧化層；所述光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟為光刻正面的腐蝕窗口， 并在正面腐蝕出一定深度的環(huán)形溝槽；所述溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟為在溝槽內(nèi)填充玻璃并進(jìn)行燒結(jié)，燒成后的玻璃膜作為P-N結(jié)的終端鈍化膜，生長(zhǎng)LTO鈍化膜，對(duì)玻璃膜進(jìn)行
3保護(hù)；所述光刻引線孔步驟為在正面光刻門(mén)極區(qū)和陰極區(qū)的引線孔，在正面蒸鍍鋁膜，反刻正面的鋁電極，合金，去除背面氧化層，背面蒸鍍金屬電極；所述后續(xù)處理步驟為芯片測(cè)試和分選，劃片，進(jìn)行芯片分離，檢驗(yàn)、包裝，所述光刻陰極區(qū)窗口步驟為光刻正、背面的腐蝕窗口 ；并在正、背面同時(shí)腐蝕出溝槽，溝槽深度為100-180um，溝槽寬度為80-200um，背面溝槽一定處在背面的對(duì)通隔離區(qū)內(nèi)，且槽內(nèi)的硅表面上任何一點(diǎn)與對(duì)通隔離P-N結(jié)的最短距離大于或等于30 um，在正面和背面的溝槽內(nèi)填充玻璃并進(jìn)行燒結(jié)，燒成后正面溝槽的玻璃膜作為P-N結(jié)的鈍化膜，燒成后背面溝槽的玻璃膜作為平衡正面收縮力整平硅片，在玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)-(10 20) °C下退火3- ，實(shí)現(xiàn)降低玻璃膨脹系數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和工藝成熟、制造過(guò)程簡(jiǎn)單、制造的芯片擊穿電壓特性好、 合格率較高、且產(chǎn)品可靠性較高，在硅片背面的芯片無(wú)源區(qū)挖出了一個(gè)相鄰芯片共用的溝槽，我們稱之謂應(yīng)力平衡槽，該應(yīng)力平衡槽內(nèi)填充了玻璃并燒結(jié)，在其頂部和側(cè)壁形成了一層玻璃膜，該玻璃膜利用其較大的收縮應(yīng)力來(lái)抵消正面玻璃膜的收縮應(yīng)力，使硅片平整、玻璃鈍化后的制程無(wú)障礙、降低制程中硅圓片的破碎率，采用了兩面同時(shí)加工的方法，在玻璃燒結(jié)的降溫過(guò)程中增加了在“玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)-(10 20) °C”下退火工藝使玻璃膨脹系數(shù)進(jìn)一步降低。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1為背景技術(shù)提到的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為背景技術(shù)提到的臺(tái)面工藝可控硅芯片制造過(guò)程示意圖。圖3為背景技術(shù)用于大直徑硅圓片后的硅片彎曲度示意圖。圖4為背景技術(shù)的玻璃燒結(jié)溫度曲線。圖5本發(fā)明的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本發(fā)明的臺(tái)面工藝可控硅芯片制造過(guò)程示意圖，其中a、硅單晶片生長(zhǎng)氧化層，b、光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)的窗口，C、對(duì)通隔離擴(kuò)散，d、ρ型短基區(qū)擴(kuò)散，e、光刻陰極區(qū)窗口，f、N+型陰極區(qū)磷擴(kuò)散，g、光刻腐蝕窗口并腐蝕槽，h、溝槽內(nèi)填充玻璃并燒結(jié)，i、光刻正面引線孔，j、正面蒸鍍鋁膜，k、反刻正面鋁電極，1、背面蒸鍍金屬電極。圖7為本發(fā)明技術(shù)用于大直徑硅圓片后的硅片彎曲度示意圖。圖8為本發(fā)明技術(shù)的玻璃燒結(jié)溫度曲線。其中1、N+型陰極區(qū)，2、正面P型短基區(qū)，3、玻璃鈍化膜，4正面溝槽，5、Si02保護(hù)膜，6、硅單晶片，7、門(mén)極鋁電極，8、陰極鋁電極，9、背面金屬電極，10、背面P型區(qū)，11、背面應(yīng)力平衡槽內(nèi)的玻璃膜，12、對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)，13、背面應(yīng)力平衡槽。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖5所示，本發(fā)明的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)1、正面P型短基區(qū) 2、玻璃鈍化膜3、正面溝槽4、Si02保護(hù)膜5、硅單晶片6、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，硅單晶片6正面設(shè)有正面P型短基區(qū)2，硅單晶片6背面設(shè)有背面P型區(qū)10，正面P型短基區(qū)2 表面設(shè)有SW2保護(hù)膜5、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，正面P型短基區(qū)2和硅單晶片6上設(shè)有正面溝槽4，正面溝槽4位于門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8兩側(cè)，陰極鋁電極8和正面 P型短基區(qū)2之間設(shè)有N+型陰極區(qū)1，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽13，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12深度為lOOum，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12寬度的最小值為80um，背面應(yīng)力平衡槽 13頂部和側(cè)壁設(shè)有玻璃膜11，背面P型區(qū)10和玻璃鈍化膜11表面上設(shè)有多層金屬電極9。
如圖6、圖7和圖8所示，臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，包括
生長(zhǎng)氧化層步驟對(duì)硅單晶片進(jìn)行化學(xué)拋光，對(duì)拋光后的硅片進(jìn)行RCA清洗、甩干，將硅片置于1100°C下的氧氣氛下氧化，氧化時(shí)間為5小時(shí)，要求生長(zhǎng)的氧化層厚度為1. Oum ； 光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) 950C /20min的前烘，利用雙面光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在1070°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障拢瑪U(kuò)散1.6 h，形成P型沉積層，要求Rn =4. 5 Ω / □；e、推結(jié)，在1270°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散130h，形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)；
正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗 15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在9405°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障拢?擴(kuò)散0. 9 h，形成P型沉積層，要求Rn =25 Ω / □；e、推結(jié)，在1250°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障拢瑪U(kuò)散18h，在硅片的正、反兩面形成P型擴(kuò)散區(qū)；
光刻陰極區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng)95°C /20min 的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、磷予沉積，在950°C下，通入攜帶POCL3的氮?dú)夂脱鯕?，擴(kuò)散1. 3h，形成N+沉積層，要求Rn =1 Ω / □； d、推結(jié)，在1195°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散3. 4h，形成陰極區(qū)擴(kuò)散層；
光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) 950C /20min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行雙面曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，洗凈，烘干，利用HF: HN03:CH3C00H=3 1 1的腐蝕液同時(shí)腐蝕出正面和背面的溝槽，去殘膠，洗凈，甩干；
溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟配制好玻璃糊，將玻璃糊刮到硅片表面，擦掉溝槽外的玻璃糊，按照?qǐng)D8所示的溫度曲線進(jìn)行燒結(jié)；
光刻引線孔步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片正面，經(jīng)95°C /20min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕掉正面窗口的二氧化硅膜，同時(shí)將背面的二氧化硅膜腐蝕干凈，去殘膠，洗凈，甩干；
正面蒸鍍鋁膜步驟利用高真空電子束蒸發(fā)臺(tái)在硅片的正面蒸鍍一層5um厚的高純鋁
膜；
反刻鋁電極步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正面，經(jīng)95°C /20min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用磷酸腐蝕液腐蝕去掉窗口的鋁，去殘膠，洗凈， 甩干；
背面蒸鍍金屬電極步驟噴砂去除背面的氧化層，清洗干凈，利用高真空電子束蒸發(fā)
5臺(tái)在硅片的背面蒸鍍鈦(0. Ium厚)一鎳(0.5um厚)一銀(1. 2um厚)的多層金屬電極； 后續(xù)處理步驟a、芯片測(cè)試和分選；b、劃片，進(jìn)行芯片分離；C、檢驗(yàn)；d、包裝。實(shí)施例2
如圖5所示，本發(fā)明的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)1、正面P型短基區(qū) 2、玻璃鈍化膜3、正面溝槽4、SiO2保護(hù)膜5、硅單晶片6、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，硅單晶片6正面設(shè)有正面P型短基區(qū)2，硅單晶片6背面設(shè)有背面P型區(qū)10，正面P型短基區(qū) 2表面設(shè)有S^2保護(hù)膜5、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，正面P型短基區(qū)2和硅單晶片6 上設(shè)有正面溝槽4，正面溝槽4位于門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8兩側(cè)，陰極鋁電極8和正面P型短基區(qū)2之間設(shè)有N+型陰極區(qū)1，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽13， 對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12深度為140um，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12寬度的最小值為140um，背面應(yīng)力平衡槽13頂部和側(cè)壁設(shè)有玻璃膜11，背面P型區(qū)10和玻璃鈍化膜11表面上設(shè)有多層金屬電極9。如圖6、圖7和圖8所示，臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，包括
生長(zhǎng)氧化層步驟對(duì)硅單晶片進(jìn)行化學(xué)拋光，對(duì)拋光后的硅片進(jìn)行RCA清洗、甩干，將硅片置于1150°C下的氧氣氛下氧化，氧化時(shí)間為8小時(shí)，要求生長(zhǎng)的氧化層厚度為1. 5um ； 光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) IOO0C /25min的前烘，利用雙面光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在1080°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散1.8 h，形成P型沉積層，要求1^=5 Ω/□；e、推結(jié)，在1275°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散140 h，形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)；
正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗 15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在955°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散1. Oh,形成P型沉積層，要求R π =35 Ω / □；e、推結(jié)，在1260°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散 25h，在硅片的正、反兩面形成P型擴(kuò)散區(qū)；
光刻陰極區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng)100°C /25min 的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、磷予沉積，在1000 °C下，通入攜帶POCL3的氮?dú)夂脱鯕猓瑪U(kuò)散1. 5h，形成N+沉積層，要求 Rn=3Q/D ；d、推結(jié)，在1205°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散4. 0h，形成陰極區(qū)擴(kuò)散層；
光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) IOO0C /25min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行雙面曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，洗凈，烘干，利用HF: HN03:CH3C00H=4 1 1的腐蝕液同時(shí)腐蝕出正面和背面的溝槽，去殘膠，洗凈，甩干；
溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟配制好玻璃糊，將玻璃糊刮到硅片表面，擦掉溝槽外的玻璃糊，按照?qǐng)D8所示的溫度曲線進(jìn)行燒結(jié)；
光刻引線孔步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片正面，經(jīng)100°C /25min的前烘，利用
6光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕掉正面窗口的二氧化硅膜，同時(shí)將背面的二氧化硅膜腐蝕干凈，去殘膠，洗凈，甩干；
正面蒸鍍鋁膜步驟利用高真空電子束蒸發(fā)臺(tái)在硅片的正面蒸鍍一層6um厚的高純鋁
膜；
反刻鋁電極步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正面，經(jīng)100°C /25min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用磷酸腐蝕液腐蝕去掉窗口的鋁，去殘膠，洗凈， 甩干；
背面蒸鍍金屬電極步驟噴砂去除背面的氧化層，清洗干凈，利用高真空電子束蒸發(fā)臺(tái)在硅片的背面蒸鍍鈦(0. Ium厚)一鎳(0.5um厚)一銀(1. 2um厚)的多層金屬電極； 后續(xù)處理步驟a、芯片測(cè)試和分選；b、劃片，進(jìn)行芯片分離；C、檢驗(yàn)；d、包裝。實(shí)施例3
如圖5所示，本發(fā)明的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)1、正面P型短基區(qū) 2、玻璃鈍化膜3、正面溝槽4、SiO2保護(hù)膜5、硅單晶片6、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，硅單晶片6正面設(shè)有正面P型短基區(qū)2，硅單晶片6背面設(shè)有背面P型區(qū)10，正面P型短基區(qū) 2表面設(shè)有S^2保護(hù)膜5、門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8，正面P型短基區(qū)2和硅單晶片6 上設(shè)有正面溝槽4，正面溝槽4位于門(mén)極鋁電極7和陰極鋁電極8兩側(cè)，陰極鋁電極8和正面P型短基區(qū)2之間設(shè)有N+型陰極區(qū)1，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽13， 對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12深度為180um，對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)12寬度的最小值為200um，背面應(yīng)力平衡槽13頂部和側(cè)壁設(shè)有玻璃膜11，背面P型區(qū)10和玻璃鈍化膜11表面上設(shè)有多層金屬電極9。如圖6、圖7和圖8所示，臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，包括
生長(zhǎng)氧化層步驟對(duì)硅單晶片進(jìn)行化學(xué)拋光，對(duì)拋光后的硅片進(jìn)行RCA清洗、甩干， 將硅片置于1200°C下的氧氣氛下氧化，氧化時(shí)間為10小時(shí)，要求生長(zhǎng)的氧化層厚度為 1. 8um ；
光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) 105°C /30min的前烘，利用雙面光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在1090°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障拢瑪U(kuò)散池，形成P型沉積層， 要求Rd =5. 5 Ω / □；e、推結(jié)，在1280°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散150h，形成P型隔離擴(kuò)散區(qū)；
正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗 15次；b、甩干；C、在硅片的正、反兩面涂硼源；d、硼予沉積，在970°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散1. 1 h，形成P型沉積層，要求Rn =45 Ω / □；e、推結(jié)，在1270°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散 38 h，在硅片的正、反兩面形成P型擴(kuò)散區(qū)；
光刻陰極區(qū)窗口步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng)105°C /30min 的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，去殘膠，洗凈，甩干；
陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟a、對(duì)硅片進(jìn)行RCA清洗，用去離子水沖洗15次；b、甩干；C、磷予沉積，在1080°C下，通入攜帶POCL3的氮?dú)夂脱鯕?，擴(kuò)散1.7 h，形成N+沉積層，要求 Rn=4.0Q/D ；d、推結(jié)，在1215°C、氮?dú)夂脱鯕鈿夥障?，擴(kuò)散4. 6h，形成陰極區(qū)擴(kuò)散層；
光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正、反兩面，經(jīng) 105°C /30min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行雙面曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕去掉窗口的二氧化硅膜，洗凈，烘干，利用HF: HN03:CH3C00H=4 1 1的腐蝕液同時(shí)腐蝕出正面和背面的溝槽，去殘膠，洗凈，甩干；
溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟配制好玻璃糊，將玻璃糊刮到硅片表面，擦掉溝槽外的玻璃糊，按照?qǐng)D8所示的溫度曲線進(jìn)行燒結(jié)；
光刻引線孔步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片正面，經(jīng)105°C /30min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用氫氟酸緩沖腐蝕液腐蝕掉正面窗口的二氧化硅膜，同時(shí)將背面的二氧化硅膜腐蝕干凈，去殘膠，洗凈，甩干；
正面蒸鍍鋁膜步驟利用高真空電子束蒸發(fā)臺(tái)在硅片的正面蒸鍍一層8um厚的高純鋁
膜；
反刻鋁電極步驟利用勻膠機(jī)將光刻膠涂敷在硅片的正面，經(jīng)105°C /30min的前烘，利用光刻機(jī)、掩膜版進(jìn)行曝光，顯影，堅(jiān)膜，利用磷酸腐蝕液腐蝕去掉窗口的鋁，去殘膠，洗凈， 甩干；
背面蒸鍍金屬電極步驟噴砂去除背面的氧化層，清洗干凈，利用高真空電子束蒸發(fā)臺(tái)在硅片的背面蒸鍍鈦(0. Ium厚)一鎳(0.5um厚)一銀(1. 2um厚)的多層金屬電極； 后續(xù)處理步驟a、芯片測(cè)試和分選；b、劃片，進(jìn)行芯片分離；C、檢驗(yàn)；d、包裝。
權(quán)利要求
1.臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)、正面P型短基區(qū)、玻璃鈍化膜、正面溝槽、SiO2保護(hù)膜、硅單晶片、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述硅單晶片正面設(shè)有正面P型短基區(qū)，所述硅單晶片背面設(shè)有背面P型區(qū)，所述正面P型短基區(qū)表面設(shè)有SiO2保護(hù)膜、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述正面P型短基區(qū)和硅單晶片上設(shè)有正面溝槽，所述正面溝槽位于門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極兩側(cè)，所述陰極鋁電極和正面P型短基區(qū)之間設(shè)有N+型陰極區(qū)， 其特征在于所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽，所述背面應(yīng)力平衡槽頂部和側(cè)壁設(shè)有玻璃膜，所述背面P型區(qū)和玻璃鈍化膜表面上設(shè)有多層金屬電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)深度為100-180um，所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)寬度的最小值為80-200um。
3.臺(tái)面工藝可控硅芯片實(shí)施方法，包括生長(zhǎng)氧化層步驟、光刻對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)窗口步驟、對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟、正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟、光刻陰極區(qū)窗口步驟、 陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟、光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟、溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟、光刻引線孔步驟、正面蒸鍍鋁膜步驟、反刻鋁電極步驟、背面蒸鍍金屬電極步驟和后續(xù)處理步驟，所述生產(chǎn)氧化層步驟為硅單晶片化學(xué)拋光、清洗及生長(zhǎng)氧化層；所述對(duì)通隔離擴(kuò)散步驟為對(duì)通隔離擴(kuò)散，形成P型隔離帶；所述正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)基區(qū)擴(kuò)散步驟為正面P型短基區(qū)和背面P型陽(yáng)極區(qū)進(jìn)行同時(shí)擴(kuò)散并生長(zhǎng)氧化層；所述陰極區(qū)磷擴(kuò)散步驟為N+型陰極區(qū)磷擴(kuò)散并生長(zhǎng)氧化層；所述光刻溝槽窗口及溝槽腐蝕步驟為光刻正面的腐蝕窗口，并在正面腐蝕出一定深度的環(huán)形溝槽；所述溝槽內(nèi)填充玻璃及燒結(jié)步驟為在溝槽內(nèi)填充玻璃并進(jìn)行燒結(jié)，燒成后的玻璃膜作為P-N結(jié)的終端鈍化膜，生長(zhǎng)LTO鈍化膜，對(duì)玻璃膜進(jìn)行保護(hù)； 所述光刻引線孔步驟為在正面光刻門(mén)極區(qū)和陰極區(qū)的引線孔，在正面蒸鍍鋁膜，反刻正面的鋁電極，合金，去除背面氧化層，背面蒸鍍金屬電極；所述后續(xù)處理步驟為芯片測(cè)試和分選，劃片，進(jìn)行芯片分離，檢驗(yàn)、包裝，其特征在于所述光刻陰極區(qū)窗口步驟為光刻正、背面的腐蝕窗口 ；并在正、背面同時(shí)腐蝕出溝槽，溝槽深度為100-180um，溝槽寬度為80-200um， 背面溝槽一定處在背面的對(duì)通隔離區(qū)內(nèi)，且槽內(nèi)的硅表面上任何一點(diǎn)與對(duì)通隔離P-N結(jié)的最短距離大于或等于30 um，在正面和背面的溝槽內(nèi)填充玻璃并進(jìn)行燒結(jié)，燒成后正面溝槽的玻璃膜作為P-N結(jié)的鈍化膜，燒成后背面溝槽的玻璃膜作為平衡正面收縮力整平硅片， 在玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)-(10 20) °C下退火3- ，實(shí)現(xiàn)降低玻璃膨脹系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及臺(tái)面工藝可控硅芯片結(jié)構(gòu)，包括N+型陰極區(qū)、正面P型短基區(qū)、玻璃鈍化膜、正面溝槽、SiO2保護(hù)膜、硅單晶片、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述硅單晶片正面設(shè)有正面P型短基區(qū)，所述硅單晶片背面設(shè)有背面P型區(qū)，所述正面P型短基區(qū)表面設(shè)有SiO2保護(hù)膜、門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極，所述正面P型短基區(qū)和硅單晶片上設(shè)有正面溝槽，所述正面溝槽位于門(mén)極鋁電極和陰極鋁電極兩側(cè)，所述陰極鋁電極和正面P型短基區(qū)之間設(shè)有N+型陰極區(qū)，其特征在于所述對(duì)通隔離擴(kuò)散區(qū)底部設(shè)有背面應(yīng)力平衡槽。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和工藝成熟、制造過(guò)程簡(jiǎn)單、制造的芯片擊穿電壓特性好、合格率較高、且產(chǎn)品可靠性較高。
文檔編號(hào)H01L27/082GK102244078SQ20111021322
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者周榕榕, 沈怡東, 王成森, 黎重林 申請(qǐng)人:啟東市捷捷微電子有限公司