[发明专利]台面型半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其是一种台面型半导体器件及其制造方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

实现本发明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。

本发明的第二个目的是提供前述台面型半导体器件的制造方法。

实现本发明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，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明的钝化层均匀且厚，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)本发明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。