[发明专利]一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，同时提供一种实现该结构的工艺方法。

背景技术

对通隔离扩散工艺广泛应用于半导体器件的生产，尤其在可控硅等产品的实际生产过程中，对通隔离扩散工艺质量的好坏直接影响到产品的V_RRM电压特性，主要原因为对通隔离扩散工艺过程时间长，温度高，造成横向扩散宽度大，从而导致V_RRM电压低或击穿软。以目前的可控硅生产工艺为例，4inch硅片，厚度一般在200-240um，对通隔离扩散温度一般在1270℃，时间在140-180h；因扩散越往后越慢，越是片厚，越是扩散时间长，横向扩散宽度也越大，不仅影响产品的V_RRM电压特性，而且横向扩散宽度大导致芯片面积的浪费，生产效率低。所以，如何降低隔离扩散横向扩散宽度，同时减少扩散时间，且该方法简单可行，是每个生产厂家均需考虑的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构。

本发明另一个的目的是提供一种实现上述结构的工艺方法。

本发明采用的技术方案是：

一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构， 包括抑制横向扩散用环形槽、正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，所述正面对通隔离扩散区内侧设有抑制横向扩散用环形槽，所述抑制横向扩散用环形槽一侧设有环形钝化槽。

所述背面对通隔离扩散区环宽为120-160um，正面对通隔离扩散区环宽为60-100um，所述抑制横向扩散用环形槽宽度为20-60um，深度为30-40um。

在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽，通过酸液腐蚀，实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括：

a、N型硅单晶片，电阻率ρ=20-60Ω.cm，经过腐蚀、抛光后硅片厚度为190-230um，经过SPM清洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度为1050-1100℃，通湿氧4-6h，得到氧化膜厚≥8000 ?； 

b、光刻双面匀胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；

c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1110-1130℃，扩散时间为2.5-3.5h，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温1h至890-910℃时，稳定在890-910℃，时间为2-3h，通纯氧气4～6L/min，形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；

d、正面匀胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF:H₂O=1:10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；

e、采用HF:HNO₃=1：10的酸液腐蚀硅，形成宽度为20-60um，深度为30-40um的抑制横向扩散用环形槽；

f、对通隔离扩散，高温1265-1275℃，130-160h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；

g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；

h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N⁺型阴极扩散区；

i、光刻出环形玻璃钝化槽；

j、采用HF:HNO₃=1：10的酸液腐蚀硅，形成深度为60-90um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；

k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。

所述背面对通隔离扩散区环宽为120-160um，正面对通隔离扩散区环宽为60-100um。

本发明的优点是：采用了抑制横向扩散用环形槽的方式，降低了对通隔离扩散过程中形成的横向扩散宽度，有效降低了横向扩散宽度对V_RRM电压特性的影响，提高了击穿电压及产品良率；同时采用正面对通隔离扩散区环宽窄、背面对通隔离扩散区环宽宽的结构，提高了背对通隔离扩散速度，扩散时间比原来减少了15-20h。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图1为本发明方式形成的产品正面横向结构示意图。

图2为本发明方式形成的产品背面横向结构示意图。

图3为本发明方式形成的产品纵向结构示意图。

其中：1、环形玻璃钝化槽，2、正面对通隔离扩散区，3、抑制横向扩散用环形槽，4、背面对通隔离扩散区。

具体实施方式