[实用新型]一种穿通结构的可控硅芯片

说明书

一种穿通结构的可控硅芯片，涉及半导体器件的技术结构领域，包括N^‑型硅片、P2扩散区、P1扩散区、穿通隔离区，在朝向芯片正面和反面的穿通隔离区的外缘分别设有正面腐蚀沟槽和反面腐蚀沟槽；正面腐蚀沟槽的宽度小于反面腐蚀沟槽的宽度；朝向芯片正面的穿通隔离区的表面宽度小于朝向芯片反面的穿通隔离区的表面宽度。本实用新型采用在穿通隔离区的正、反两面不同宽度的腐蚀沟槽的设计方式，并且，正面相对于反面窄的方式，不但缩短了穿通扩散时间，还可使最终朝向芯片正面的穿通隔离区的表面积小于朝向芯片反面的穿通隔离区的表面积，以此大大提高了硅片的利用率。

技术领域

本实用新型涉及半导体器件的制造技术领域，特别是具有穿通结构的可控硅芯片的生产技术。

背景技术

长期以来，在半导体器件制造领域，人们在结构设计、成本降低、可靠性、提高产品的性价比等方面，作出了不懈的努力。

目前可控硅芯片生产中采用的穿通隔离结构主要有激光穿孔真空扩铝结构、硼铝扩散穿通隔离结构，这些现有技术存在以下缺陷：

1、激光穿孔真空扩铝技术，通过激光打孔、真空闭管铝扩散、铝再扩散的方法形成穿通隔离区，该方法的不足之处是激光穿孔效率低，由于硅片上布满密密麻麻的穿通孔，芯片表面不平整，硅片翘曲变形，在后续的生产流程中碎片率高。

2、硼铝扩散穿通隔离技术，该技术形成穿通的工艺流程有：双面光刻隔离窗口、双面硼予沉积、双面离子注入铝、氧化层减薄、高温再扩散推结，该技术工艺复杂、容易在穿通区域以外形成渗透、生产效率低。

为了提高穿通扩散生产效率，中国专利ZL201310682748.X公开了一种切割槽形成可控硅穿通方法，于扩散穿通工艺之前，在芯片的正面和背面，于每个穿通区的正反面对称地设有划切槽，然后再自划切槽向芯片内进行扩散穿通工艺。以此缩短扩散穿通工艺的时间，使得生产过程加快，提高生产效率高。

但是其中采用划片机划切出切割槽，对于生产工艺的精度要求甚高，用耗时较大，并且其切割槽深度较大而导致芯片表面不平整，硅片在后续加工过程中机械强度差，易翘曲而变形量较大，碎片率高，直接影响了产品的合格率。

实用新型内容

本实用新型第一的目的在于提供一种方便高效生产、硅片利用率高的穿通结构的可控硅芯片。

本实用新型穿通结构的可控硅芯片包括设置在N^-型硅片的正反两面的P2扩散区和P1扩散区，在芯片的四周环绕设置穿通隔离区，在朝向芯片正面和反面的穿通隔离区的外缘分别设有正面腐蚀沟槽和反面腐蚀沟槽；在朝向芯片正面的P2扩散区表面分别设有N⁺扩散区和P2门极电极，在穿通隔离区内侧、且在P2门极电极和N⁺阴极电极的外侧的芯片正面设置环形钝化沟槽；在芯片反面的P1扩散区和穿通隔离区的表面分别设置阳极电极；在N⁺扩散区的外表面设置N⁺阴极电极；在芯片正面的P2扩散区和穿通隔离区的表面分别设置SiO₂保护区；本实用新型特征是：所述正面腐蚀沟槽的宽度小于反面腐蚀沟槽的宽度；所述朝向芯片正面的穿通隔离区的表面宽度小于朝向芯片反面的穿通隔离区的表面宽度。

本实用新型采用在穿通隔离区的正、反两面不同宽度的腐蚀沟槽的设计方式，并且，正面相对于反面窄的方式，不但缩短了穿通扩散时间，还可使最终朝向芯片正面的穿通隔离区的表面积小于朝向芯片反面的穿通隔离区的表面积，以此大大提高了硅片的利用率。

进一步地，本实用新型所述正面腐蚀沟槽宽度为10～30μm，所述反面腐蚀沟槽宽度为25～60μm。

本实用新型反面扩散窗口宽，面积大，杂质总量多，相同的温度时间内扩散的结深较深，并且增加了与正面扩散结的交叉面积，降低了上下对通精度的要求和划片的偏离精度要求，有效地保障了正反电压的可靠性。以上正反面腐蚀沟槽宽度的设计方便生产加工。