專利名稱：門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體器件，特別是取消通常的門極-陰極間的氧化層保護
而采用全面玻璃鈍化保護的單向、雙向可控硅功率器件。屬于微電子技術領域。
背景技術：
現在的單向、雙向可控硅功率器件如圖1，圖2，圖3所示，主要有N-襯底層1、P+擴散層2、氧化層3、N+擴散層4、玻璃鈍化層5、門極G、陰極Tl、陽極T2組成。門極G和陰極Tl構成表面金屬部分，陽極T2構成背面金屬部分， 一部分的P+對通擴散區(qū)構成P-N隔離、玻璃鈍化層5形成臺面凹槽內的P-N結保護。[0003] 其制造方法包括以下步驟 a.對通隔離在N-襯底層1的基材上以熱氧化的方式先生成一層氧化層，經過對通隔離光刻以后進行P+擴散形成對通隔離區(qū)； b. P+擴散全面去除氧化層3以后在N-襯底層1基材的表面和背面同時進行P+擴散，形成P+擴散層2; c. N+擴散以光刻、濕法刻蝕方法去除覆蓋在N+源區(qū)上的氧化層3后進行N+擴散，形成N+擴散層4; d.臺面腐蝕在陰極Tl的P+區(qū)上光刻環(huán)行區(qū)域，去除該區(qū)域上的氧化層3后進行臺面刻蝕，刻蝕深度超過N-P+結的深度，形成臺面凹槽構造； e.去除氧化層3的凹槽突出部分用超聲波或高壓水槍沖擊等物理方法去除氧化層3伸至臺面凹槽開口處的凹槽突出部分6 ; f.臺面凹槽內玻璃鈍化在臺面凹狀內涂玻璃粉后進行預燒，然后擦拭去除表面的殘留玻璃粉，最后再進行燒結，形成玻璃鈍化層5 ; g.去除門極G、陰極T1和陽極T2形成區(qū)的表面氧化層3 :用濕法刻蝕去除門極G、陰極Tl和陽極T2形成區(qū)上的氧化層3 ; h.金屬化最后在門極G、陰極T1和陽極T2的形成區(qū)上蒸發(fā)生長金屬層，制成單向或雙向功率器件。 在上述單向、雙向可控硅功率器件的制造過程中，為了去除步驟d中臺面形成以后在臺面凹槽上氧化層產生的凹槽突出部分6，步驟e采用了超聲波或高壓水槍沖擊以及其他物理方法來達到這一目的，但是這些方法都是給器件施以外力從而使凹槽突出部分6斷離來完成的，其結果必然對器件產生很大的機械應力，容易造成硅片的龜裂和破碎，并且氧化層的凹槽突出部分6斷離后的不規(guī)則面會影響功率器件耐壓的一致性。另外，為了避免刻蝕難度較大的玻璃鈍化層以便順利地進行步驟g的氧化層刻蝕，步驟f中還要不斷地反復進行預燒和擦拭去除器件表面殘留的玻璃粉。所以，利用現有技術生產單向、雙向功率器件的方法普遍存在因生產工序的復雜而導致碎片率高，合格率低，產品成本居高不下的不足和缺陷，這種工藝上的欠合理直接影響了產品的可靠性、經濟性和技術性能的穩(wěn)定性。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對現有可控硅器件耐壓性能不穩(wěn)定，可靠性較差，生產成 本高的缺陷和不足，提供一種產品可靠性和合格率高，生產成本較低的門極和陰極間采用 玻璃鈍化保護的可控硅器件。 本實用新型的技術解決方案是門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件， 包括N-襯底層、P+擴散區(qū)、N+擴散區(qū)、臺面凹槽玻璃鈍化層、門極、陰極和陽極，門極和陰 極均位于可控硅器件同一側的表面上，所述門極和陰極一側的表面上設置有表面玻璃鈍化層。 所述表面玻璃鈍化層的厚度為10-30微米。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是 1.本實用新型采用全面去除表面氧化層，用涂敷時形成的表面玻璃鈍化層來取代 原來的氧化層對表面P-N結進行保護，玻璃鈍化過程中不會在臺面凹槽的開口處形成凹槽 突出部分，消除了而因采用超聲波和高壓水槍等物理方法所產生的機械應力而導致的硅片 龜裂和破碎現象，也省略了擦拭表面殘留玻璃粉這一繁瑣的操作，使產品的合格率和可靠 性得到很大的提高。 2.本實用新型通過濕法刻蝕全面去除氧化層，以及燒結表面玻璃鈍化層來取代去 除凹槽突出部分的超聲波或高壓水槍沖擊等物理操作方法，可在功率器件的表面直接進行 玻璃燒結，無需擦拭去除表面殘留玻璃粉的操作，簡化了工藝，降低了生產成本，提高了可 控硅器件的可靠性，具有明顯的技術先進性、顯著的經濟性和極強的實用性。

圖1是現有可控硅器件的結構示意圖； 圖2是本實用新型和現有可控硅器件制造方法中步驟a-d的流程圖； 圖3是現有可控硅器件制造過程中步驟e-h的流程圖； 圖4是本實用新型制造過程中步驟e-h的流程圖； 圖5是實用新型可控硅器件的結構示意圖。 圖中N-襯地層1，P+擴散區(qū)2，氧化層3，N+擴散區(qū)4，臺面凹槽玻璃鈍化層5，凹 槽突出部分6，表面玻璃鈍化層7，門極G，陰極Tl，陽極T2。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細描述 參見圖5，本實用新型的門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件，包括
N-襯底層1、 P+擴散區(qū)2、 N+擴散區(qū)4、臺面凹槽玻璃鈍化層5、門極G、陰極Tl和陽極T2，
門極G和陰極Tl均位于可控硅器件同一側的表面上，所述門極G和陰極Tl 一側的表面上
設置有表面玻璃鈍化層7。由于表面玻璃鈍化層7燒結制作不會在臺面凹槽的開口處的上
方形成凹槽突出部分6，無需對可控硅器件施加超聲波或高壓水槍沖擊等機械應力，大大降
低了硅片龜裂和破碎的機率，從而提高了可控硅器件成品的合格率。 —般情況下，所述表面玻璃鈍化層7的厚度為10-30微米。 參見圖2，圖4，圖5，本實用新型結構制造的步驟如下[0029] a.對通隔離在N-襯底層1的基材上以熱氧化的方式先生成一層氧化層，經過對 通隔離光刻以后進行P+擴散形成對通隔離區(qū)； b. P+擴散全面去除氧化層3以后在N-襯底層1基材的表面和背面同時進行P+ 擴散，形成P+擴散層2; c. N+擴散以光刻、濕法刻蝕方法去除覆蓋在N+擴散區(qū)上的氧化層3后進行N+擴 散，形成N+擴散層4; d.臺面腐蝕在陰極T1的P+擴散區(qū)上光刻環(huán)行區(qū)域，去除該區(qū)域上的氧化層3后 進行臺面刻蝕，刻蝕深度超過N-P+結的深度，形成臺面凹槽構造； e.全面去除氧化層3 :去除可控硅器件表面和背面上的氧化層3 ;—般采用濕法刻 蝕的方法全面去除可控硅器件表面和背面上的氧化層3 ; f.玻璃鈍化在門極G和陰極T1 一側的表面以及臺面凹槽內涂敷玻璃粉后進行
燒結，形成臺面凹槽玻璃鈍化層5和表面玻璃鈍化層7 ; g.玻璃腐蝕以光刻和刻蝕方法在表面玻璃鈍化層7上去除門極G和陰極Tl形 成區(qū)內的鈍化玻璃； h.金屬化在器件的表面和背面蒸發(fā)生長金屬層，以光刻和刻蝕方法去除門極G、 陰極T1和陽極T2區(qū)域外的金屬層，形成門極G、陰極T1和陽極T2，即得到單向或雙向可控 硅器件。 本實用新型結構與現有結構進行對比試驗當制造5-8安倍的單向或雙向可控硅 功率器件時，采用本實用新型結構可將其產品合格率由現有的70% _80%提高到95%以 上；當制造10-25安倍的單向或雙向可控硅功率器件時，采用實用新型結構可將其產品合 格率由現有的50% _70%提高到90%以上；當制造80安倍以上的單向或雙向可控硅功率 器件，采用本實用新型結構可將其產品合格率由現有的40% -60%提高到80%以上。 而且實用新型結構工藝簡便，生產成本較低。制成的單向或雙向可控硅器件的耐 壓性好，可靠性高。
權利要求門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件，包括N-襯底層(1)、P+擴散區(qū)(2)、N+擴散區(qū)(4)、臺面凹槽玻璃鈍化層(5)、門極(G)、陰極(T1)和陽極(T2)，門極(G)和陰極(T1)均位于可控硅器件同一側的表面上，其特征在于；所述門極(G)和陰極(T1)一側的表面上設置有表面玻璃鈍化層(7)。
2. 根據權利要求1所述的門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件，其特征在于所述表面玻璃鈍化層(7)的厚度為10-30微米。
專利摘要門極和陰極間采用玻璃鈍化保護的可控硅器件，屬于微電子技術領域。包括N-襯底層(1)、P+擴散區(qū)(2)、N+擴散區(qū)(4)、臺面凹槽玻璃鈍化層(5)、門極(G)、陰極(T1)和陽極(T2)，門極(G)和陰極(T1)均位于可控硅器件同一側的表面上，所述門極(G)和陰極(T1)一側的表面上設置有表面玻璃鈍化層(7)。通過濕法刻蝕全面去除氧化層，并燒結表面玻璃鈍化層，消除了而因機械應力而導致硅片龜裂和破碎的現象，簡化了工藝，降低了生產成本，提高了器件的可靠性，具有明顯的技術先進性、顯著的經濟性和極強的實用性。
文檔編號H01L29/744GK201549511SQ20092026706
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權日2009年11月16日
發(fā)明者中原基 申請人:武漢光谷微電子股份有限公司