一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法及双向可控硅技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，具体涉及调节双向可控硅触发电流的工艺方法，包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、镓扩散、硼扩散、阴极光刻、阴极扩散、台面槽光刻、台面腐蚀、台面钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化，其特征在于，所述硼扩散于硅片背面的p型扩散区P1层和正面的p型扩散区P2层的扩散浓度不一致。可以改善双向可控硅四个象限的触发电流，双向可控硅四个象限触发电流的一致性强，可以有效的提高器件的换向能力，降低器件对线路的电磁干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种双向可控硅及其制备方法。
技术介绍
可控硅元件，是可控硅整流元件的简称，是一种大功率半导体器件。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。双向可控硅作为一种交流开关，广泛用于家用电器领域，其芯片结构如图1所示，包括n型半导体基体、位于基体两侧中的p型扩散区p1和p2、以及位于p型扩散区内的n型扩散区，还包括形成与芯片正面的电极T1、G和芯片背面电极T2。双向可控硅有四种触发工作状态，分别为：一象限、二象限、三象限和四象限。双向可控硅在使用中一般工作在一、三象限或者二、三象限，由于可控硅结构中npn三极管的放大倍数比pnp三极管大，通常双向可控硅的四个象限的触发电流有时候相差很大，触发电流从小到大依次是一象限、二象限、三象限、四象限，但在使用中希望四个象限触发电流尽可能接近，这样可以提高器件的换向能力、降低器件对线路的电磁干扰，目前各家可控硅厂商都在努力改善双向可控硅四个象限触发电流的一致性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：双向可控硅四个象限触发电流相差很大，本专利技术的主要目的在于提高双向可控硅四个象限触发电流的一致性，从而提高器件的换向能力，降低器件对线路的电磁干扰。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、镓扩散、硼扩散、阴极光刻、阴极扩散、台面槽光刻、台面腐蚀、台面钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化，所述硼扩散于硅片背面P1层和正面P2层的扩散浓度不一致。所述硼扩散包括硼预扩散一、硼预扩散二和硼再扩散；所述硼预扩散一为背面氧化层保护，正面腐蚀氧化层，正面硼预扩散；所述硼预扩散二为在硼预扩散一的基础上，腐蚀背面氧化层，背面硼预扩散。作为优选，所述硅片背面的p型扩散区P1层位于硅基体与电极T2之间，所述正面的p型扩散区P2层为硅基体与电极T1和G之间，背面的p型扩散区P1层的浓度低于正面的p型扩散区P2层的硼扩散浓度。作为优选，所述正面P2层的硼预扩散温度为1040±2℃，预扩散时间为3±0.5h，方块电阻为6～8Ω/□。进一步地，所述背面P1层的硼预扩散温度为1020±2℃，预扩散时间为2±0.5h，方块电阻为10～12Ω/□。进一步地，所述正面P2层和背面P1层的硼再扩散温度为1250℃，再扩散时间为8±2h。本专利技术还包括一种双向可控硅，由上述任意一项调节双向可控硅触发电流的工艺方法制备而得。具体地，所述双向可控硅的背面p型扩散区P1层和正面p型扩散区P2层的硼扩散浓度不同。进一步地，背面p型扩散区P1层的硼扩散浓度低于正面p型扩散区P2层的硼扩散浓度。本专利技术的有益效果是：本专利技术的调节双向可控硅触发电流的工艺方法，通过使镓扩散之后的硼扩散工艺背面P1层和正面P2层的扩散浓度不一致，可以改善双向可控硅四个象限的触发电流。最优的是所述背面P1层的硼扩散浓度低于正面P2层的硼扩散浓度，使得正面可控硅结构的npn三极管放大倍数降低，增大第一象限和第二象限触发电流；背面可控硅结构的npn三极管放大倍数增大，减小三象限和四象限触发电流，从而使得双向可控硅四个象限触发电流尽可能接近，可以有效的提高器件的换向能力，降低器件对线路的电磁干扰。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是现有技术双向可控硅结构示意图；图2是调节双向可控硅触发电流的工艺的流程示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1如图2所示，一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、镓扩散、硼扩散、阴极光刻、阴极扩散、台面槽光刻、台面腐蚀、台面钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化，所述硼扩散于硅片背面P1层和正面P2层的扩散浓度不一致。以上为本专利技术的核心，本专利技术的调节双向可控硅触发电流的工艺方法，通过使镓扩散之后的硼扩散工艺背面P1层和正面P2层的扩散浓度不一致，可以改善双向可控硅四个象限的触发电流。所述硼扩散包括硼预扩散一、硼预扩散二和硼再扩散；所述硼预扩散一为背面氧化层保护，正面腐蚀氧化层，正面硼预扩散；所述硼预扩散二为在硼预扩散一的基础上，腐蚀背面氧化层，背面硼预扩散。作为优选，所述硅片背面的p型扩散区P1层位于硅基体与电极T2之间，所述正面的p型扩散区P2层为硅基体与电极T1和G之间，背面的p型扩散区P1层的浓度低于正面的p型扩散区P2层的硼扩散浓度。使得正面可控硅结构的npn三极管放大倍数降低，增大第一象限和第二象限触发电流；背面可控硅结构的npn三极管放大倍数增大，减小三象限和四象限触发电流，从而使得双向可控硅四个象限触发电流尽可能接近，可以有效的提高器件的换向能力，降低器件对线路的电磁干扰。作为优选，所述正面P2层的硼预扩散温度为1040±2℃，预扩散时间为3±0.5h，方块电阻为6～8Ω/□。进一步地，所述背面P1层的硼预扩散温度为1020±2℃，预扩散时间为2±0.5h，方块电阻为10～12Ω/□。进一步地，所述正面P2层和背面P1层的硼再扩散温度为1250℃，再扩散时间为8±2h。具体工艺步骤：一、衬底材料N型硅单晶片，ρ：30～40Ω·cm、片厚：220～230μm，双面抛光。二、氧化条件：T＝1130±10℃，t＝10h。要求：氧化层厚度dsio2≥1.2μm，三、穿通光刻光刻版采用穿通光刻版，利用双面光刻机双面对准光刻。四、穿通扩散1、硼预淀积：T＝1070±5℃、t＝180±10min，R□＝3～5Ω/□。2、P+穿通再扩散：T＝1270±5℃、t＝140±10h。五、短基区扩散1、镓扩散镓预扩T＝1200±5℃、t＝60-120min，R□＝150～200Ω/□；镓再扩散：T＝1250±5℃、t＝15±2h。2、硼预扩散1(背面保护，正面腐尽氧化层)条件：T＝1040±2℃、t＝3±0.5h，R□＝6～8Ω/□。3、硼预扩散2(腐尽氧化层)条件：T＝1020±2℃、t＝2±0.5h，R□＝10～12Ω/□。4、硼再扩散条件：T＝1250℃、t＝8±2h。六、阴极区光刻正面刻正面阴极版，背面刻背面阴极版。七、磷扩散1、磷预淀积条件：T＝1050℃、t＝120min，R□＝0.8～1.0Ω/□。2、磷再扩散条件：T＝1200，t＝300±Xmin。(先做小样，T、X视小样情况而定)八、台面槽光刻光刻版采用槽版九、台面腐蚀要求：台面槽深δ＝60～70μm十、台面钝化十一、引线孔光刻光刻版采用引线孔版。十二、蒸铝要求：铝层厚度δ＝4.0～5.0μm。十三、铝反刻光刻版采用铝反刻版。十四、铝合金十五、背面金属化Ti-Ni-Ag十六、测试由上述工艺流程所得双向可控硅的正面P2区的硼浓度比背面P1区的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、镓扩散、硼扩散、阴极光刻、阴极扩散、台面槽光刻、台面腐蚀、台面钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化，其特征在于，所述硼扩散于硅片背面的p型扩散区P1层和正面的p型扩散区P2层的扩散浓度不一致。

【技术特征摘要】
1.一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、镓扩散、硼扩散、阴极光刻、阴极扩散、台面槽光刻、台面腐蚀、台面钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化，其特征在于，所述硼扩散于硅片背面的p型扩散区P1层和正面的p型扩散区P2层的扩散浓度不一致。2.如权利要求1所述的一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，其特征在于，所述硼扩散包括硼预扩散一、硼预扩散二和硼再扩散；所述硼预扩散一为背面氧化层保护，正面腐蚀氧化层，正面硼预扩散；所述硼预扩散二为在硼预扩散一的基础上，腐蚀背面氧化层，背面硼预扩散。3.如权利要求1所述的一种调节双向可控硅触发电流的工艺方法，其特征在于，所述硅片背面的p型扩散区P1层位于硅基体与电极T2之间，所述正面的p型扩散区P2层为硅基体与电极T1和G之间，背面的p型扩散区P1层的浓度低于正面的p型扩散区P2层的硼扩散浓度。4.如权利要求1或2或3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹有彪，刘宗贺，王泗禹，徐玉豹，
申请(专利权)人：安徽富芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34