台面型半导体器件及其制造方法技术

技术编号:15748986 阅读:460 留言:0更新日期:2017-07-03 10:01
本发明专利技术公开了一种台面型半导体器件的制造方法,包括N+型半导体衬底;N型半导体层,接合于所述N+型半导体衬底的表面;P+型半导体层,接合于所述N型半导体层的表面,与所述N型半导体层共同形成PN接合部;第一沟槽,从所述P+型半导体层的表面到达所述N型半导体层中;钝化层,填充于所述第一沟槽内;第二沟槽,位于相邻的两个第一沟槽之间;钝化薄膜,设在第二沟槽的表面;金属层,形成在所述P+型半导体层和N+型半导体衬底的表面。本发明专利技术可以很好的阻隔开外界杂质,抑制破裂、微裂纹的产生,从而可以获得更佳的钝化性能,实现高性能、高可靠性。

【技术实现步骤摘要】
台面型半导体器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件
,尤其是一种台面型半导体器件及其制造方法。
技术介绍
在以往的台面型(Mesa型)半导体器件中,已知的以下几种形成钝化层及金属层的方法,如刀刮法、电泳法、光阻玻璃法、CVD等,均采用将完成PN结制作的晶片腐蚀出窄槽,在槽壁上涂布或烧结玻璃等单层或者多层绝缘膜形成钝化层,然后在半导体层的表面上制作电极。玻璃属于一种脆性材料,这些方法形成的玻璃厚度大多不均匀,且后续切割成单颗芯片时,玻璃层是脆性材料在切割断面处易产生微裂纹;以往台面型半导体器件的玻璃钝化层位于芯片的最外侧,易受到碰撞等损伤,也会导致产生微裂纹。这些裂纹在使用中会逐渐扩展,从而影响到PN结乃至整个芯片,导致器件寿命降低或很快失效。另外,之后利用电镀法等形成金属层时,易在钝化层上附着金属,因钝化层都较薄,影响PN结的电场分布和器件的耐ESD能力,降低了器件的可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种高性能、高可靠性、和使用寿命长的台面型半导体器件。实现本专利技术的第一个目的的技术方案是:一种台面型半导体器件,包括N+型半导体衬底;N型半导体层,接合于所述N+型半导体衬底的表面;P+型半导体层,接合于所述N型半导体层的表面,与所述N型半导体层共同形成PN接合部;第一沟槽,从所述P+型半导体层的表面到达所述N型半导体层中;钝化层,填充于所述第一沟槽内;第二沟槽,位于相邻的两个第一沟槽之间;钝化薄膜,设在第二沟槽的表面;金属层,形成在所述P+型半导体层和N+型半导体衬底的表面。进一步地,所述钝化薄膜延伸到所述第一沟槽的钝化层上。进一步地,所述钝化层由SiO2、Si3N4、SIPOS、SiC、聚酰亚胺、玻璃中的一种或多种材料固化制作形成。本专利技术的第二个目的是提供前述台面型半导体器件的制造方法。实现本专利技术第二个目的的技术方案是:一种台面型半导体器件的制造方法,包括以下步骤:①、首先通过半导体扩散、离子注入制程制作出一半导体基体,该半导体基体包括N+型半导体衬底、N型半导体层和P+型半导体层;②、在半导体基体的P+型半导体层的整个表面上采用蚀刻的方式刻蚀出深度超过PN接合部的第一沟槽;③、将上述第一沟槽内部填充满钝化材料,形成钝化层;④、采用蚀刻的方式,将上述钝化层间连接的部分刻蚀出第二沟槽;⑤、第二沟槽表面通过高温氧化、CVD或者涂敷法形成钝化薄膜;⑥、通过丝网印刷或者光敏蚀刻的方式在半导体基体上表面开出窗口,并在窗口中及半导体基体下表面利用电镀、溅射或者真空蒸镀的方法形成金属层;⑦、通过热处理在半导体基体与金属层的接合面处形成金属硅化物。所述步骤②的工艺具体为:先在半导体基体的P+型半导体层的整个表面上设置光敏抗蚀膜,利用光刻技术进行开口,形成掩膜,利用蚀刻液从掩膜露出的P+型半导体层的表面开始,蚀刻到超过PN接合部的深度,去除掩膜,P+型半导体层成为台面突出的形状;所述步骤③的工艺具体为:将第一沟槽内填充满玻璃浆,然后采用温度500~900℃,时间50~80分钟的烧结处理,形成钝化层。所述步骤③中,钝化层也可采用依次生成高温氧化层、SIPOS层、玻璃层等复合钝化的方式制作。所述步骤④中的工艺具体为:在半导体基体的P+型半导体层的整个表面和上述钝化层上设置光敏抗蚀膜,利用光刻技术进行开口,形成掩膜,利用蚀刻液从掩膜露出P+型半导体层的表面开始,蚀刻出第二沟槽,去除掩膜,P+型半导体层和上述钝化层剩余部分一起成为台面突出的形状。所述步骤⑦中的热处理的具体步骤为:在真空中进行温度300℃~700℃、时间40~80分钟的高温合金化处理,形成接合面的金属硅化物。所述步骤②和步骤④中的蚀刻液为氢氟酸、硝酸和乙酸的混合液。采用了上述技术方案,本专利技术具有以下的有益效果:(1)本专利技术的钝化层均匀且厚,可以很好的阻隔开外界杂质,从而可以获得最佳的钝化性能。(2)本专利技术可以形成较深的沟槽,即使PN接合部耗尽层增宽时也不会暴露到芯片截断面,从而实现器件的更高耐压。(3)本专利技术的切断面不含有脆性材质,能够抑制破裂、微裂纹的产生,且切断面与半导体结面距离较远,有效降低了切断面的影响,有效实现了台面型半导体器件的高性能、高可靠性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1~图5是表示本专利技术实施方式的台面型半导体器件及其制造方法的剖视图;其中,图5是表示本专利技术台面型半导体器件的剖视图。图中:1、N+型半导体衬底,2、N型半导体层,3、P+型半导体层,4、PN接合部,5、第一沟槽,6、第二沟槽,7、钝化薄膜,8、金属层,9、掩膜。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本专利技术作进一步详细的说明。如图5所示的一种台面型半导体器件,包括N+型半导体衬底1;N型半导体层2,接合于所述N+型半导体衬底1的表面;P+型半导体层3,接合于所述N型半导体层2的表面,与所述N型半导体层2共同形成PN接合部4;第一沟槽5,从所述P+型半导体层3的表面到达所述N型半导体层2中;钝化层,填充于所述第一沟槽5内;第二沟槽6,位于相邻的两个第一沟槽5之间;钝化薄膜7,设在所述第二沟槽6的表面;金属层8,形成在所述P+型半导体层3和N+型半导体衬底1的表面。具体地,第二沟槽6的深度超过第一沟槽5的深度,第一沟槽5的宽度为350μm-450μm,深度为35μm-45μm。第一沟槽5的宽深比大,底部平坦,填充的钝化层完全填满第一沟槽5。具体地,该钝化层由SiO2、Si3N4、SIPOS、SiC、聚酰亚胺、玻璃等中的一种或多种材料固化制作形成。具体地,该钝化薄膜7为SiO2或者聚酰亚胺薄膜。如图1至图5所示,一种台面型半导体器件的制造方法,包括以下步骤:①、首先通过半导体扩散、离子注入制程制作出一半导体基体,该半导体基体包括N+型半导体衬底1、N型半导体层2和P+型半导体层3;②、在半导体基体的P+型半导体层3的整个表面上采用蚀刻的方式刻蚀出深度超过PN接合部4的第一沟槽5;③、将上述第一沟槽5内部填充满钝化材料,形成钝化层;④、采用蚀刻的方式,将上述钝化层间连接的部分刻蚀出第二沟槽6;⑤、第二沟槽6通过高温氧化、CVD或者涂敷法形成钝化薄膜7;⑥、通过丝网印刷或者光敏蚀刻的方式在半导体基体上表面开出窗口,并在窗口中及半导体基体下表面利用电镀、溅射或者真空蒸镀的方法形成金属层8;⑦、通过热处理在半导体基体与金属层的接合面处形成金属硅化物,得到本专利技术的半导体器件。步骤②的工艺具体为:先在半导体基体的P+型半导体层3的整个表面上设置光敏抗蚀膜,利用光刻技术进行开口,形成掩膜9,利用蚀刻液从掩膜9露出的P+型半导体层3的表面开始,蚀刻到超过PN接合部4的深度,去除掩膜9,P+型半导体层3成为台面突出的形状;步骤③的工艺具体为:将第一沟槽5内填充满玻璃浆,然后采用温度500~900℃,时间50~80分钟的烧结处理,形成钝化层。步骤③中,钝化层也可采用依次生成高温氧化层、SIPOS层、玻璃层等复合钝化的方式制作。步骤④中的工艺具体为:在半导体基体的P+型半导体层3的整个表面和上述钝化层上设置光敏抗蚀膜,利用光刻技术进行开口,形成掩膜9,利用蚀刻液从掩膜9露出P+型半导体层3本文档来自技高网...
台面型半导体器件及其制造方法

【技术保护点】
一种台面型半导体器件,包括N+型半导体衬底;N型半导体层,接合于所述N+型半导体衬底的表面;P+型半导体层,接合于所述N型半导体层的表面,与所述N型半导体层共同形成PN接合部;第一沟槽,从所述P+型半导体层的表面到达所述N型半导体层中;钝化层,填充于所述第一沟槽内;第二沟槽,位于相邻的两个第一沟槽之间;钝化薄膜,设在所述第二沟槽的表面;金属层,形成在所述P+型半导体层和N+型半导体衬底的表面。

【技术特征摘要】
1.一种台面型半导体器件,包括N+型半导体衬底;N型半导体层,接合于所述N+型半导体衬底的表面;P+型半导体层,接合于所述N型半导体层的表面,与所述N型半导体层共同形成PN接合部;第一沟槽,从所述P+型半导体层的表面到达所述N型半导体层中;钝化层,填充于所述第一沟槽内;第二沟槽,位于相邻的两个第一沟槽之间;钝化薄膜,设在所述第二沟槽的表面;金属层,形成在所述P+型半导体层和N+型半导体衬底的表面。2.根据权利要求1所述的一种台面型半导体器件,其特征在于:所述钝化薄膜延伸到所述第一沟槽的钝化层上。3.根据权利要求1所述的一种台面型半导体器件,其特征在于:所述钝化层由SiO2、Si3N4、SIPOS、SiC、聚酰亚胺、玻璃中的一种或多种材料固化制作形成。4.台面型半导体器件的制造方法,包括以下步骤:①、首先通过半导体扩散、离子注入制程制作出一半导体基体,该半导体基体包括N+型半导体衬底、N型半导体层和P+型半导体层;②、在半导体基体的P+型半导体层的整个表面上采用蚀刻的方式刻蚀出深度超过PN接合部的第一沟槽;③、将上述第一沟槽内部填充满钝化材料,形成钝化层;④、采用蚀刻的方式,将上述钝化层间连接的部分刻蚀出第二沟槽;⑤、第二沟槽表面通过高温氧化、CVD或者涂敷法形成钝化薄膜;⑥、通过丝网印刷或者光敏蚀刻的方式在半导体基体上表面开出窗口,并在窗口中及半导体基体下表面利用电镀、溅射或者真...

【专利技术属性】
技术研发人员:庄建军王岳云
申请(专利权)人:常州银河世纪微电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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