專利名稱:一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，包括陽極區(qū)P1、N-型長基區(qū)、短基區(qū)P2、N-+型陰極區(qū)和正面的氧化膜、正面的門極金屬電極、正面的陰極金屬電極、背面的陽極金屬電極、環(huán)形鈍化溝槽及七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)，七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)是由從上到下的硼雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、鋁?鋁交疊雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、硼雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)沿垂直方向設(shè)于正面的氧化膜與背面的陽極金屬電極之間并且環(huán)繞于陽極區(qū)P1、N-型長基區(qū)、短基區(qū)P2四周，本實用新型擴散時間短、生產(chǎn)能耗低、效率高，硅片完整率高，隔離區(qū)表面的橫向擴散少，隔離區(qū)寬度小，節(jié)約硅片面積。
【專利說明】
一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，尤其涉及一種用于可控硅芯片制造的七層對通隔離結(jié)構(gòu)，同時提供實現(xiàn)該可控硅器件芯片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對通隔離結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于可控硅芯片，目前已有的對通隔離結(jié)構(gòu)主要有硼擴散穿通隔離結(jié)構(gòu)和激光穿孔真空擴鋁結(jié)構(gòu)，例如:【背景技術(shù)】I:硼擴散穿通隔離技術(shù)，隔離區(qū)實現(xiàn)方法:雙面光刻隔離窗口一雙面硼予沉積一高溫推結(jié)，優(yōu)點:生產(chǎn)步驟少，缺點:擴散時間長、生產(chǎn)能耗大、效率低，隔離區(qū)表面的橫向擴散大，導(dǎo)致隔離區(qū)寬度大，浪費硅片面積;【背景技術(shù)】2:激光穿孔然后真空擴鋁技術(shù)，隔離區(qū)實現(xiàn)方法:激光打孔一真空閉管擴鋁一高溫推結(jié)，優(yōu)點:擴散時間短，同步形成隔離區(qū)、P1、P2區(qū)，缺點:激光穿孔效率低，由于硅片上布滿密密麻麻的穿通孔，增加后續(xù)制程的難度，硅片在后續(xù)的制程中破碎率大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，包括陽極區(qū)Pl、N_型長基區(qū)、短基區(qū)P2、N-+型陰極區(qū)和正面的氧化膜、正面的門極金屬電極、正面的陰極金屬電極、背面的陽極金屬電極、環(huán)形鈍化溝槽及七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)，所述七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)是由從上到下的硼雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、硼雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，所述七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)沿垂直方向設(shè)于正面的氧化膜與背面的陽極金屬電極之間并且環(huán)繞于陽極區(qū)P1、N-型長基區(qū)、短基區(qū)P2四周。
[0006]所述硼雜質(zhì)區(qū)厚度為20-30um，所述硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)厚度為25-30um，所述鋁雜質(zhì)區(qū)厚度為45-55um，所述鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)厚度為30-40umo
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點:擴散時間短、生產(chǎn)能耗低、效率高，硅片完整率高，隔離區(qū)表面的橫向擴散少，隔離區(qū)寬度小，節(jié)約硅片面積。
【附圖說明】

[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細敘述。
[0009]圖1為【背景技術(shù)】I的可控硅芯片的縱向結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0010]圖2為【背景技術(shù)】I的隔離區(qū)雜質(zhì)分布曲線圖；
[0011 ]圖3為本發(fā)明可控硅芯片的縱向結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0012]圖4為本發(fā)明的隔離區(qū)雜質(zhì)分布曲線圖。
[0013]其中:1、氧化膜;2、正面的門極金屬電極;3、正面的門極金屬電極;4、環(huán)形鈍化溝槽;5、短基區(qū)P2;6、N-+型陰極區(qū)；7、N-型長基區(qū)；8、陽極區(qū)Pl;9、背面的陽極金屬電極；10、硼雜質(zhì)區(qū)；10’、硼雜質(zhì)區(qū)；11、硼、鋁混合雜質(zhì)區(qū)；12、鋁雜質(zhì)區(qū)；13、鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)；14、 硼、硼混合雜質(zhì)區(qū)。
【具體實施方式】
[0014]如圖3、4所示一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，包括陽極區(qū)P18、N_型長基區(qū)7、短基區(qū)P2 5、N-+型陰極區(qū)6和正面的氧化膜1、正面的門極金屬電極2、正面的陰極金屬電極3、背面的陽極金屬電極9、環(huán)形鈍化溝槽4及填充于鈍化溝槽內(nèi)的玻璃鈍化膜和七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)，七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)是由從上到下的硼雜質(zhì)區(qū)10、硼、鋁混合雜質(zhì)區(qū)11、招雜質(zhì)區(qū)12、招-招父置雜質(zhì)區(qū)13、招雜質(zhì)區(qū)12、棚、招混合雜質(zhì)區(qū)11、棚雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成10，七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)沿垂直方向設(shè)于正面的氧化膜I與背面的陽極金屬電極9之間并且環(huán)繞于陽極區(qū)P18、N-型長基區(qū)7、短基區(qū)P2 5四周，硼雜質(zhì)區(qū)10厚度為20-30um，硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)11厚度為25-30um，鋁雜質(zhì)區(qū)12厚度為45-55um，鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)13厚度為30_40umo
[0015]—種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片的制備方法包括以下步驟:硅單晶片、化學腐蝕或拋光、硅片清洗、氧化、雙面光刻對通隔離窗口、雙面硼予沉積、雙面離子注入鋁、減薄氧化膜、高溫推結(jié)、光刻正面短基區(qū)窗口和背面陽極區(qū)窗口、同步進行正面短基區(qū)和背面陽極區(qū)硼擴散、光刻正面陰極區(qū)窗口、正面陰極區(qū)磷擴散、光刻鈍化溝槽窗口、臺面腐蝕及清洗、玻璃鈍化、光刻正面引線孔、正面蒸鋁膜、光刻正面鋁電極、合金、背面噴砂及清洗、背面蒸T1-N1-Ag、芯片測試和分選—劃片，雙面光刻對通隔離窗口后，同步在雙面的對通隔離窗口內(nèi)進行硼予沉積，再分別對正、背面進行離子注入鋁，減薄氧化膜以去除氧化膜表面的鋁雜質(zhì)層，然后同時對硼雜質(zhì)和鋁雜質(zhì)進行高溫推結(jié)。
[0016]具體工藝步驟如下:
[0017]1、硅單晶片，條件:ρ=20-25-30-35-40-45-50 Ω.cm，硅單晶片厚度t=(250?300) ±5 urn。
[0018]2、硅片化學腐蝕或拋光，條件:完成后的硅片厚度t=(210?260)±5 um。
[0019]3、硅片清洗，條件:對硅片進行RCA清洗。
[0020]4、氧化，條件:T=1120±2CTC，t=8.0±lh，氧化層厚度=1.3-1.5um。
[0021 ] 5、雙面光刻對通隔離窗口，條件:雙面勻光刻膠-前烘-雙面曝光-顯影-堅膜-腐蝕氧化膜-去膠-甩干。
[0022]6、雙面硼予沉積，條件:丁=1070±20。(:八=2.2±0.511，RO=4.5±0.8 Ω/□，在隔離窗口內(nèi)形成硼予沉積層。
[0023]7、雙面離子注入鋁，條件:注入劑量為8E14/cm2至2E15/cm2，注入能量為160Kev至220 Kev，注入角度為0°至7°，在隔離窗口內(nèi)形成鋁注入層。
[0024]8、減薄氧化膜，條件:用HF:DI水=1:1的腐蝕液腐蝕4至7分鐘，腐蝕掉的氧化膜厚度為0.4至0.7umo
[0025]9、高溫推結(jié)，條件:T=1270±10°C，t=38±12h ,氮氣流量=5L/min，氧氣流量=
0.5L/min，推結(jié)后形成了由“硼雜質(zhì)區(qū)?硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)?鋁雜質(zhì)區(qū)?鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)?鋁雜質(zhì)區(qū)?硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)?硼雜質(zhì)區(qū)”構(gòu)成的七層對通隔離區(qū)，此隔離區(qū)沿垂直方向貫穿硅片。其中:硼雜質(zhì)區(qū)厚度在20-30um，所述硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)厚度在25-30um，所述鋁雜質(zhì)區(qū)厚度在45-55um，所述鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)厚度在30-40umo
[0026]10、光刻正面短基區(qū)窗口和背面陽極區(qū)窗口，條件:雙面勻光刻膠-前烘-雙面曝光-顯影-堅膜-腐蝕氧化膜-去膠-甩干。
[0027]11、同步進行正面短基區(qū)窗口和背面陽極區(qū)硼擴散，條件:予沉積T=930± 10°C，t=1.0±0.2h, RO=70±5Q/口 ；推結(jié)T=1250± ΙΟΓ，t=32±6h, Xj=35± 10um，RO=220±20Ω /□。
[0028]12、光刻正面陰極區(qū)窗口，條件:雙面勻光刻膠-前烘-雙面曝光-顯影-堅膜-腐蝕氧化膜-去膠-甩干。
[0029 ] 13、陰極區(qū)磷擴散，條件:予沉積 T= 1050±2(TC，t=1.5±0.2h，RO=3.5±0.5Q/□，再分布T=1200±ICTC，t=4±lh, Xj=8_20um。
[0030]14、光刻鈍化槽窗口，條件:雙面勻光刻膠-前烘-雙面曝光-顯影-堅膜-腐蝕氧化膜-用!干-堅膜。
[0031 ] 15、臺面腐蝕，條件:腐蝕液配比為HF:冰乙酸:HN03=1:1:(4-6), HF是濃度為42 %的溶液，冰醋酸(CH3COOH)是純的，HNO3是濃度為67 %的溶液，腐蝕溫度為5_10 V，溝槽深度為70-100um，溝槽寬度為100?200um。
[0032]16、玻璃鈍化，條件:用GP350型玻璃粉，兩層玻璃膜。
[0033]17、光刻正面引線孔，條件:正面勻光刻膠-前烘-正面曝光-顯影-堅膜-腐蝕氧化膜-去膠-用干。
[0034]18、正面蒸鋁膜，條件:要求鋁膜厚度=5.0-8.0um。
[0035]19、光刻正面鋁電極，條件:正面勻光刻膠-前烘-正面曝光-顯影-堅膜-腐蝕鋁-去膠-甩干。
[0036]20、合金，條件:T=480±l(TC，t=0.4±0.1h。
[0037]21、背面噴砂及清洗，條件:用W20#金剛砂噴去0.5_1.0um，DI水超聲清洗。
[0038]22、背面蒸T1-N1-Ag，條件:Ti膜厚=1000-1400 A0;Ni膜厚=4000-6000 A0;Ag膜厚=0.5_0.8umo
[0039]23、芯片測試和分選，條件:用JUNO的自動測試臺進行測試.測試/^、￥[?、1￡8、^^1、Idrm、Irrm、Ih、Il、Igt、Vgt 等參數(shù)，并對 IGT 進彳丁分檔。
[0040]24、劃片，條件:用鋸片機鋸?fù)腹杵⑺{膜劃切1/3厚度。
[0041]本發(fā)明擴散時間短、生產(chǎn)能耗低、效率高，硅片完整率高，隔離區(qū)表面的橫向擴散少，隔離區(qū)寬度小，節(jié)約硅片面積。
【主權(quán)項】
1.一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，包括陽極區(qū)P1、N-型長基區(qū)、短基區(qū)P2、N」型陰極區(qū)和正面的氧化膜、正面的門極金屬電極、正面的陰極金屬電極、背面的陽極金屬電極、環(huán)形鈍化溝槽及七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)，其特征在于:所述七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)是由從上到下的硼雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)、鋁雜質(zhì)區(qū)、硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)、硼雜質(zhì)區(qū)構(gòu)成，所述七層對通隔離結(jié)構(gòu)的隔離環(huán)沿垂直方向設(shè)于正面的氧化膜與背面的陽極金屬電極之間并且環(huán)繞于陽極區(qū)P1、N-型長基區(qū)、短基區(qū)P2四周。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有七層對通隔離結(jié)構(gòu)的可控硅芯片，其特征在于:所述硼雜質(zhì)區(qū)厚度為20-30um，所述硼鋁混合雜質(zhì)區(qū)厚度為25-30um，所述鋁雜質(zhì)區(qū)厚度為45-55um，所述鋁-鋁交疊雜質(zhì)區(qū)厚度為30-40um。
【文檔編號】H01L29/06GK205723543SQ201620192787
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】沈怡東, 王成森, 周榕榕
【申請人】江蘇捷捷微電子股份有限公司