[发明专利]一种高压平面闸流管器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种高压平面闸流管器件及其制作方法。

背景技术

高压闸流管器件是一种用微小的信号功率对大功率的电流进行控制和变换的半导体器件，可以用于整流，还可以用作无触点开关以快速接通或切断电流，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等,故而广泛应用在工业、交通运输、军事科研以至民用电器等领域。

常见的高压闸流管器件结构为：采用单面/双面沟槽+玻璃钝化的制作方法，相对于台面型高压闸流管，存在高温漏电大，工作可靠性不高，容易失效等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构合理，易于制作，高温漏电小，可靠性高，可控性好的高压平面闸流管器件及其制作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高压平面闸流管器件，包括N型FZ硅片，N型FZ硅片的背面设有PWELL区，PWELL区的背面设有阳极电极，N型FZ硅片的四周环设有与PWELL区连通的P型隔离区，N型FZ硅片的正面通过SIPOS膜对称设有玻璃钝化区，玻璃钝化区的正面设有聚酰亚胺保护膜，玻璃钝化区与N型FZ硅片之间设有分压环和截止环，N型FZ硅片的上部、位于玻璃钝化区内缘之间的部分设有短基区，短基区的上部设有NWELL区，NWELL区的正面设有阴极电极，短基区正面的一侧与钝化玻璃区之间设有门极电极。

上述分压环为至少1个，截止环为1个，且设于最外侧分压环的外围。

上述阴极电极与门极电极之间留有间隙。

上述高压平面闸流管器件的制作方法，包括以下步骤：

（1）选择片厚为390～410μm、电阻率为90～100Ω·cm的N型FZ硅片，在硅片表面用氢氧合成法生长2.0～2.5μm氧化层；

（2）光刻腐蚀P型隔离区表面的氧化层，蒸发金属铝，膜层厚度2.4～2.6μm，光刻铝膜、合金推结，形成P型隔离区，推结条件为：温度1265～1270℃、时间10～12h、N₂流量5～6L/min；

（3）在N型FZ硅片的正面光刻出短基区和分压环、背面光刻出PWELL区，进行P型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e13～5e13cm^-2、能量40～100KeV，推结条件为：温度1270～1275℃、时间50～55h、N₂流量5～6L/min、O₂流量2～3L/min；

（4）场氧化层生长后光刻出NWELL区和截止环，进行N型离子注入、推结，注入条件为：剂量1e14～1e16cm^-2、能量60～100KeV，推结条件为：温度1200～1205℃、时间100～180min、N₂流量2～3L/min、O₂流量2～3L/min；

（5）漂光氧化层，生长SIPOS膜，生长条件为：温度645～660℃、时间2～3h，厚度为5500～6500埃；

（6）光刻出玻璃钝化区，采用电泳法形成多层玻璃层并烧结，烧结条件为：温度720～725℃、时间20～30min、N₂流量5～6L/min、O₂流量0.8～1L/min；

（7）光刻出电极区，正面蒸发铝，厚度为90000～110000埃，反刻后形成阴极电极和门极电极；背面蒸发钛、镍、银，厚度分别为800～1200埃，3500～4500埃、7500～8500埃，反刻后形成阳极电极；

（8）合金，炉温400～530℃、时间10～30 min、真空度10^-3Pa；

（9）在玻璃钝化区、阴极电极和门极电极的正面涂覆聚酰亚胺，光刻后形成聚酰亚胺保护膜及焊接区；

（10）芯片测试、切割、装架、烧结、封装、成品测试。

本发明的优点是：本发明采用穿通隔离、分压环、场板及多层钝化制作出高工作电压的平面闸流管器件，工艺简单易行，器件的高温漏电小，可靠性高，可控性好，失效率更低。

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是本发明的结构示意图；

图2是本发明的等效电路图。