CN103151263B - 一种晶闸管芯片制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶闸管芯片制备方法，其中铝对通扩散方法中采用先光刻和腐蚀挖槽，然后依次对硅片进行双面蒸铝、预扩散、抛光和铝对通再扩散，使硅片形成铝对通隔离区。本发明将挖槽和抛光结合一起，使挖槽扩散缩短对通扩散时间，由抛光彻底去除铝层反刻残留的铝小岛，解决常规方法晶闸管芯片制备中硅片对通扩散存在的铝小岛问题，本发明能使晶闸管芯片成品率提高10%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶闸管芯片制备方法，属半导体器件制造技术领域。
背景技术
目前, 在制备方形晶闸管芯片的方法中，一般都包括用对通扩散法形成对通隔离区，对通部分采用的扩散源主要分为纯硼、镓铝或纯铝。纯铝为对通扩散源的优点是扩散时间短、速度快，能够实现400微米以上的N型硅片两面部分P型对通。硅片完成对通隔离后，再依次进行P型杂质扩散、光刻、N型杂质扩散、台面造型、槽内钝化、双面金属化和芯片分割，最后制成晶闸管芯片。
已有技术的铝对通扩散常规方法包括以下步骤：（1）硅片清洗；（2）硅片双面蒸铝；（3）光刻蚀铝；（4）对通扩散，形成铝对通隔离区。常规对通扩散法工艺简单，但由于该对通方法是对硅片表面的铝进行对通扩散，其扩散时间长，扩散温度高，特别是由于反刻铝,其光刻版绝大部分是黑体，面积较大，在翻版的过程中很难完好，再光刻过程中硅片和光刻版接触易造成光刻版损坏，由此在硅片表面不可避免地会产生铝小岛。并且由于二氧化硅对铝、镓不能屏蔽，铝小岛在对通扩散过程中将向硅片体内扩散，其深度和对通部位扩散深度相当，会造成正反向电压低压，甚至穿通，严重影响晶闸管芯片的合格率。
发明内容
本发明主要解决在晶闸管芯片制备中硅片使用常规方法对通扩散存在的铝小岛问题，新提供一种晶闸管芯片制备方法，提高晶闸管芯片合格率。
本发明所述的一种晶闸管芯片制备方法，包括以下步骤：
（1）在硅片选定做对通扩散的区域内，用光刻和腐蚀的方法两面对称的腐蚀挖槽，其挖槽宽60-300微米、深20-120微米；
（2）在挖槽的硅片双面蒸铝，铝层厚度0.3-3微米；
（3）将挖槽内有铝层的硅片放在扩散炉内预扩散，温度600-1200℃，时间1-20小时；
（4）将预扩散后的硅片双面抛光，单面去除厚度5-15微米；
（5）将抛光硅片在扩散炉内进行铝对通再扩散，温度1200-1250℃、时间10-50小时，形成铝对通隔离区。
本发明结合挖槽和抛光方法，使硅片形成铝对通隔离区,其挖槽缩短了对通扩散时间，再经过抛光彻底去除铝层反刻残留的小岛，与采用常规铝对通方法相比，晶闸管芯片成品率提高10%以上。
附图说明
图1为常规方法铝对通扩散流程示意图。
图2为本发明铝对通扩散流程示意图。
具体实施方式
附图标注说明： N型硅片截面图（1-1）、硅片双面蒸铝后截面图（1-2）、硅片光刻蚀铝后截面图（1-3）、硅片铝对通扩散后截面示意图（1-4）； N型硅片截面示意图(2-1)、硅片光刻和腐蚀挖槽后截面示意图(2-2)、硅片双面蒸铝后截面示意图(2-3)、硅片双面抛光后截面示意图(2-4)、硅片铝对通扩散后截面示意图(2-5)。以及 N型硅片（10、20）、挖槽21、铝层（12、22、23）、铝对通隔离区（14、24）。
如图1的（1-2）至（1-4）所示，常规的晶闸管芯片制备方法中，其硅片铝对通扩散步骤为：硅片清洗、硅片双面蒸铝、硅片光刻蚀铝和硅片铝对通扩散。
如图2的（1-2）至（1-5）所示，本发明所述的一种晶闸管芯片制备方法，包括以下步骤：
（1）在硅片20选定做对通扩散隔离的区域内，用光刻和腐蚀的方法两面对称的腐蚀挖槽21，其挖槽21宽60-300微米、深20-120微米；
（2）在挖槽21的硅片双面蒸铝，铝层（22、23）厚度0.3-3微米；
（3）将挖槽21内有铝层23的硅片放在扩散炉内预扩散，温度600-1200℃，时间1-20小时；
（4）将预扩散后的硅片双面抛光，单面去除厚度5-15微米；
（5）将抛光硅片在扩散炉内进行铝对通再扩散，温度1200-1250℃、时间10-50小时，形成铝对通隔离区。
本发明依次通过硅片清洗、光刻腐蚀挖槽、蒸铝、预扩散、抛光、对通再扩散，从而使硅片完成铝对通扩散隔离。其方法将挖槽和抛光巧妙地结合一起，通过挖槽扩散缩短对通扩散时间，由抛光彻底去除铝层反刻残留的小岛，与常规铝对通方法相比，本发明的晶闸管芯片成品率提高10%以上。
另外，将抛光和铝对通扩散后的硅片在后工序依次进行P型杂质扩散、光刻、N型杂质扩散、台面造型、槽内钝化、双面金属化和芯片分割，制成台面型晶闸管芯片。
所述P型杂质扩散，是将抛光和铝对通扩散后的硅片放在闭管真空环境下进行镓铝扩散，温度1200-1260℃，时间10-30小时，结深30-120微米，表面浓度30-100欧姆∕方块，形成硅片基区PN结。
所述N型杂质扩散为磷扩散，扩散温度1000-1200℃，时间1-6小时，结深10-30微米，表面浓度0.08-1.5欧姆∕方块。
所述台面造型，是采用光刻法腐蚀出腐蚀槽，腐蚀液的组份体积配比为：发烟硝酸：硝酸：氢氟酸：冰乙酸=3：2：4：2，腐蚀时间：5-8分钟 ；槽深70-150微米。
所述槽内钝化为玻璃钝化。
所述双面金属化，是采用蒸发铝、钛、镍、银，在真空和温度380-500℃条件下合金。
所述芯片分割，是从铝对通隔离区中间切割分成单个晶闸管芯片。
本发明在光刻腐蚀挖槽前去除硅片表面杂质可用5-20%浓度氢氧化钾或氢氧化钠的去离子水溶液，加热50-100℃，腐蚀时间5-30分钟，硅片表面微亮。
本发明在挖槽的底部进行铝对通扩散，常规铝对通扩散方法在硅片表面进行铝扩散，与常规方法比，本发明对通扩散时间可缩短20-50小时。
在常规铝对通扩散过程中，光刻工序造成在硅表面残留小岛不可避免，使芯片击穿电压变软或穿通。而本发明方法是在铝预扩散后进行抛光，双面分别去除5-15微米，将硅片表面的铝层及反刻铝残留下的铝小岛全部去除干净，从而使得晶闸管芯片合格率大幅提高。
本发明采用在硅片上面挖槽和抛光相结合的方法, 使硅片能够较快形成铝对通隔离区，并且彻底解决了长期困扰常规铝对通扩散工艺的硅片表面残留铝小岛问题。抛光过程去除硅片厚度5-15微米，可使槽表面宽度减小到抛光前宽度二分之一以下，但不会影响其它工序进行。本发明也适用其它半导体产品的对通扩散工艺。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种晶闸管芯片制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）清洗硅片；
（2）在硅片选定做对通扩散的区域内，用光刻和腐蚀的方法两面对称的腐蚀挖槽，
其挖槽宽60-300微米、深20-120微米；
（3）在挖槽的硅片双面蒸铝，铝层厚度0.3-3微米；
（4）将挖槽内有铝层的硅片放在扩散炉内预扩散，温度600-1200℃，时间1-20小时;
（5）将预扩散后的硅片双面抛光，单面去除厚度5-15微米；
（6）将抛光硅片在扩散炉内进行铝对通再扩散，温度1200-1250℃、时间10-50小时，形成铝对通隔离区。
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