一种具有沟道截止环的可控硅及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种具有沟道截止环的可控硅，包括N型半导体基体，P型基区、P+型隔离扩散区、沟槽、N+型阴极区、沟道截止环以及金属电极；沟道截止环可以是P+型沟道截止环也可以是N+型沟道截止环。具有P+型沟道截止环的可控硅的制造步骤包括：硅片双面抛光、氧化、穿通光刻、穿通扩散、短基区扩散、截止环光刻、截止环扩散、阴极光刻、磷扩散、沟槽光刻、沟槽腐蚀、沟槽钝化、引线孔光刻、蒸铝、铝反刻、铝合金、背面金属化。本发明专利技术通过在门极和阴极间设置有一个沟道截止环，沟道截止环能阻止阴极和门极间的氧化层中的正电荷对可控硅触发电流产生的不利影响，提高了可控硅触发电流的稳定性，进而提高了可控硅使用的可靠性。

A thyristor with channel cut-off ring and its manufacturing method

The invention discloses a silicon controlled rectifier has a channel stop ring, including N type P+ type P type semiconductor substrate, base isolation, diffusion zone, trench, N+ type cathode region, a channel cut ring and a metal electrode; Channel Cutoff ring is P+ channel stop ring can also be N+ type channel a stop ring road. The manufacturing steps with silicon control P+ channel stop ring includes a silicon wafer, double-sided polishing oxidation, photolithography, penetrating through diffusion, short base diffusion, a stop ring, a stop ring, a cathode diffusion lithography lithography, phosphorus diffusion, trench lithography, trench etching, trench passivation, lead Kong Guangke, steaming aluminum, aluminum the moment, Aluminum Alloy, back metallization. The gate and cathode is arranged between a channel stop ring, a stop ring channel can prevent the positive charge in the oxide layer between the cathode and gate triggering in adverse effects of current generated by the SCR, improves the SCR trigger current stability, and improve the reliability of thyristor used.

【技术实现步骤摘要】
一种具有沟道截止环的可控硅及其制造方法
本专利技术属于功率半导体器件
，涉及到一种具有沟道截止环的可控硅及其制造方法。
技术介绍
可控硅，是可控硅整流元件的简称，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、调压、无触点开关等方面。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、组合音响、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。触发电流是可控硅的一个重要参数，在实际的生产过程中，可控硅的触发电流是由其制造工艺精确控制的，以满足客户的使用要求，但在生产过程中许多因素都会影响触发电流的大小，比如氧化层中聚集的正电荷会使触发电流增大，氧化层电荷对微触发型可控硅的影响极大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有沟道截止环的可控硅及其制造方法，目的是减少在可控硅制造过程中氧化层中形成的正电荷对可控硅触发电流的影响，具有制造工艺简单，便于实现的特点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种具有沟道截止环的可控硅，包括N型半导体基体，位于N型半导体基体上下两侧的P型基区，位于N型半导体基体两侧的P+型隔离扩散区，位于N型半导体基体上端面的沟槽，位于上侧P型基区内的N+型阴极区，位于N+型阴极区4间的门极，位于N+型阴极区和门极之间的沟道截止环，以及位于下侧P型基区表面的阳极金属电极A、位于门极上表面的门极金属电极G和N+型阴极区上表面的阴极金属电极K。进一步地，所述沟道截止环为P+型沟道截止环或N+型沟道截止环。进一步地，当沟道截止环(1)为P+型沟道截止环时，包括以下步骤：S1、衬底材料准备：选用N型硅单晶片，电阻率ρ为30～50Ω·cm，对硅单晶片双面抛光，抛后片厚为220～230μm；S2、氧化：对抛后硅片进行氧化，氧化温度为1150℃，时间5h；S3、穿通光刻：将氧化后硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出穿通窗口；S4、穿通扩散：先进行硼预淀积，再进行穿通硼再扩；S5、短基区扩散：先进行淡硼预淀积，再进行淡硼再扩；S6、截止环光刻：将硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出截止环窗口；S7、P+截止环扩散：首先进行淡硼预淀积，再进行淡硼再扩；S8、阴极区光刻：将硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出阴极区窗口；S9、磷扩散：首先进行磷预淀积，再进行磷再扩；S10、沟槽光刻：将硅片正、反面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出沟槽窗口；S11、沟槽腐蚀：使用硅腐蚀液对硅片进行沟槽腐蚀；S12、沟槽钝化：使用玻璃糊刮填沟槽，再高温烧结；S13、引线孔光刻：将硅片正面涂上光刻胶，腐蚀出引线窗口，将硅片背面氧化层腐蚀干净；S14、蒸铝：蒸铝后的铝层厚度为4.0～5.0μm；S15、铝反刻；S16、铝合金；S17、背面金属化：背面蒸发Ti-Ni-Ag三层金属。进一步地，步骤S2中硅片氧化后，氧化层厚度至少为1.2μm。进一步地，当沟道截止环(1)为N+型沟道截止环时，包括以下步骤：S1、衬底材料准备：选用N型硅单晶片，电阻率ρ为30～50Ω·cm，对硅单晶片双面抛光，抛后片厚为220～230μm；S2、氧化：对抛后硅片进行氧化，氧化温度为1150℃，时间5h；S3、穿通光刻：将氧化后硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出穿通窗口；S4、穿通扩散：先进行硼预淀积，再进行穿通硼再扩；S5、短基区扩散：先进行淡硼预淀积，再进行淡硼再扩；S6、阴极区及截止环光刻：将硅片正、反两面涂上光刻胶利用SiO2腐蚀液腐蚀出阴极区和截止环窗口；S7、磷扩散：先进行磷预淀积，再进行磷再扩；S8、沟槽光刻：使用匀胶机将硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出沟槽窗口；S9、沟槽腐蚀：使用硅腐蚀液对硅片进行沟槽腐蚀；S10、沟槽钝化：使用玻璃糊刮填沟槽，再高温烧结；S11、引线孔光刻：将硅片正面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液在硅片正面腐蚀出引线窗口，同时将硅片背面氧化层腐蚀干净；S12、蒸铝：蒸铝后的铝层厚度为4.0～5.0μm；S13、铝反刻；S14、铝合金；S15、背面金属化：背面蒸发Ti-Ni-Ag三层金属。进一步地，步骤S2中硅片氧化后，氧化层厚度至少为1.2μm。本专利技术的有益效果：本专利技术通过在门极和阴极间设置有一个沟道截止环，沟道截止环能阻止阴极和门极间的氧化层中的正电荷对可控硅触发电流产生的不利影响，提高了可控硅触发电流的稳定性，进而提高了使用的可靠性，具有工艺简单，便于实现的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种具有沟道截止环的可控硅的平面结构示意图；图2为本专利技术中实施例1对应的P+型沟道截止环的可控硅结构示意图；图3为本专利技术中实施例2对应的N+型沟道截止环的可控硅结构示意图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-沟道截止环，2-门极，3-沟槽，4-N+型阴极区。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3所示，本专利技术为一种具有沟道截止环的可控硅，包括N型半导体基体，位于N型半导体基体上下两侧的P型基区，位于N型半导体基体两侧的P+型隔离扩散区，位于N型半导体基体上端面的沟槽3，位于上侧P型基区内的N+型阴极区4，位于N+型阴极区4间的门极2，位于N+型阴极区和门极2之间的沟道截止环1，以及位于下侧P型基区表面的阳极金属电极A、位于门极2上表面的门极金属电极G和N+型阴极区4上表面的阴极金属电极K。实施例1一种具有沟道截止环的可控硅中，所述沟道截止环1为P+型沟道截止环。针对P+型沟道截止环的可控硅的制造方法，包括以下步骤：S1、衬底材料准备：选用N型硅单晶片，要求电阻率ρ为30～50Ω·cm，对所选N型硅单晶片双面抛光，抛后片厚为220～230μm；S2、氧化：对抛后硅片进行氧化，氧化温度为1150℃，时间5h，氧化层厚度至少为1.2μm；S3、穿通光刻：使用匀胶机将氧化后硅片正、反两面涂上光刻胶，在105℃的温度下进行25min的前烘，光刻机曝光，显影，坚膜，利用SiO2腐蚀液腐蚀出穿通窗口，然后去胶，清洗，甩干；S4、穿通扩散：首先采用硼预淀积，预扩的温度为1070℃，扩散时间为180min，要求R□＝3～5Ω/□；然后进行穿通硼再扩，再扩散时的温度为1270℃，扩散时间为140h；S5、短基区扩散：首先进行淡硼预淀积，预扩的温度为1000℃、扩散时间为60-120min，要求R□＝40～55Ω/□；然后进行淡硼再扩，再扩温度为1250℃，再扩时间为25h；S6、截止环光刻：使用匀胶机将硅片正、反两面涂上光刻胶，在105℃的温度下进行25min的前烘，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有沟道截止环的可控硅，其特征在于：包括N型半导体基体，位于N型半导体基体上下两侧的P型基区，位于N型半导体基体两侧的P+型隔离扩散区，位于N型半导体基体上端面的沟槽(3)，位于上侧P型基区内的N+型阴极区(4)，位于N+型阴极区4间的门极(2)，位于N+型阴极区和门极(2)之间的沟道截止环(1)，以及位于下侧P型基区表面的阳极金属电极A、位于门极(2)上表面的门极金属电极G和N+型阴极区(4)上表面的阴极金属电极K。

【技术特征摘要】
1.一种具有沟道截止环的可控硅，其特征在于：包括N型半导体基体，位于N型半导体基体上下两侧的P型基区，位于N型半导体基体两侧的P+型隔离扩散区，位于N型半导体基体上端面的沟槽(3)，位于上侧P型基区内的N+型阴极区(4)，位于N+型阴极区4间的门极(2)，位于N+型阴极区和门极(2)之间的沟道截止环(1)，以及位于下侧P型基区表面的阳极金属电极A、位于门极(2)上表面的门极金属电极G和N+型阴极区(4)上表面的阴极金属电极K。2.根据权利要求1所述的一种具有沟道截止环的可控硅，其特征在于：所述沟道截止环(1)为P+型沟道截止环或N+型沟道截止环。3.一种具有沟道截止环的可控硅的制造方法，其特征在于：当沟道截止环(1)为P+型沟道截止环时，包括以下步骤：S1、衬底材料准备：选用N型硅单晶片，电阻率ρ为30～50Ω·cm，对硅单晶片双面抛光，抛后片厚为220～230μm；S2、氧化：对抛后硅片进行氧化，氧化温度为1150℃，时间5h；S3、穿通光刻：将氧化后硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出穿通窗口；S4、穿通扩散：先进行硼预淀积，再进行穿通硼再扩；S5、短基区扩散：先进行淡硼预淀积，再进行淡硼再扩；S6、截止环光刻：将硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出截止环窗口；S7、P+截止环扩散：首先进行淡硼预淀积，再进行淡硼再扩；S8、阴极区光刻：将硅片正、反两面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出阴极区窗口；S9、磷扩散：首先进行磷预淀积，再进行磷再扩；S10、沟槽光刻：将硅片正、反面涂上光刻胶，利用SiO2腐蚀液腐蚀出沟槽窗口；S11、沟槽腐蚀：使用硅腐蚀液对硅片进行沟槽腐蚀；S12、沟槽钝化：使用玻璃糊刮填沟槽，再高温烧结；S13、引线孔光刻：将硅片正面涂上光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹有彪，徐玉豹，刘宗贺，廖航，
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