专利名称：双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体分立器件可控硅，其终端具有双正斜角槽，属于半导体器件及半 导体器件制造技术领域。
背景技术：
双正斜角结构能够使半导体分立器件可控硅的电参数明显改善，如提高击穿电压。现有 具有双正斜角结构的半导体分立器件可控硅其结构见图l所示，先将具有四层三端结构的芯片
加工成圆片状，作为一个分立器件的芯片，夹持该芯片并高速旋转，在v形磨具的研磨下，
在芯片侧面形成V形槽，于是，芯片侧面与P区、N"区的界面的夹角e、 cp均小于90。，形成双
面正斜角结构，属于一种双正斜角结构。
发明内容
现有技术之方法仅适合于圆形芯片，要求芯片尺寸大到能够夹持并高速旋转研磨的程度， 并且只能逐片加工。为了实现中、小尺寸矩形芯片的多片同时加工，获得具有双正斜角结构 的半导体分立器件可控硅，我们发明了一种双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅及其制造 方法。
本发明之双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅其芯片具有PN-PN+四层三端结构，其 特征在于，见图2、图3所示，芯片为矩形，在芯片的四周终端有隔离区l，隔离区1与P区 以及与N-区之间的界面3呈弧形。在芯片有N+区的端面四周分别有一条双正斜角槽2，双正 斜角槽2的上端起始于隔离区1与上P区的分界处，双正斜角槽2的下端终止于N-区，双正 斜角槽2与上P区下表面的夹角0、以及双正斜角槽2与所述弧形界面交点的切线的夹角(3 均为锐角。
本发明之制造方法为，见图2 4所示，在N型硅单晶片4上双面扩散隔离区1，再双面 扩散P区，在隔离区1与P区、N-区之间形成弧形界面3。在上P区的上表面与隔离区1的 分界处划出双正斜角槽2，深度h达到N-区，双正斜角槽2与上P区下表面的夹角e、以及 双正斜角槽2与所述弧形界面3交点的切线的夹角I3均为锐角。沿隔离区l中线切割该N型 硅单晶片4。
从上述技术方案可知，本发明通过扩散隔离区将一块硅单晶片划分为若干矩形部分，再 通过划片的方式划出井字分布的双正斜角槽，使得所制作的器件芯片具有双正斜角结构，沿
隔离区中线横竖切割硅单晶片， 一次性获得若干片芯片，在整个过程中，芯片边长能够控制 在2.4 30rran之间，属于中、小尺寸芯片，同时，提高了生产效率，降低了产品成本，实现了 发明目的。
图1是现有具有双面正斜角结构的圆形芯片结构示意图。图2是本发明之双正斜角槽终 端半导体分立器件可控硅矩形芯片俯视图。图3是本发明之双正斜角槽终端半导体分立器件 可控硅矩形芯片沿A-A方向剖面主视图。图4是本发明之制造方法在硅单晶片上划出井字分 布的双正斜角槽环节示意图。
具体实施例方式
本发明之双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅其芯片具有PN-PN+四层二端结构，其 特征在于，见图2、图3所示，芯片为矩形，在芯片的四周终端有隔离区1，隔离区1与P区 以及与N-区之间的界面3呈弧形。在芯片有N+区的端面四周分别有一条双正斜角槽2，双正 斜角槽2的上端起始于隔离区1与上P区的分界处，双正斜角槽2的下端终止于N-区，深度 h在100 400nm范围内，宽度在20 100pm范围内，双正斜角槽2与上P区下表面的夹角e、 以及双正斜角槽2与所述弧形界面交点的切线的夹角(3均为锐角，e+p^135。，其中9=60~85°， 卩=50 750。
本发明之制造方法为，见图2~4所示，所选用的N型硅单晶片4电阻率为50 150flcm， 厚度为200 60(^m。在1100'C下氧化6 9h，在N型硅单晶片4上、下表面形成氧化层。再 经光刻、腐蚀，使需要扩散隔离区1的区域裸露。在N型硅单晶片4上采用硼或铝双面扩散 隔离区1。该环节有两种方案，一是扩散硼，采ffl离子注入方式或者是硼乳胶源方式，在1286" 高温下扩散20 500h，在氮气或者氧气气氛中进行。另一种方案是扩散铝，采用离子注入或 者蒸发方式，在1280'C高温下扩散20 500h，在氧气气氛中进行。再双面扩散P区。用氢 氟酸去除N型硅单晶片4上下需要扩散P区部分的表面h的氧化层。扩散方案有两种， 一种 是扩散硼，在1200 1255'C高温下扩散5 100h，在氮气或者氧气气氛中进行。另一种方案是 扩散铝，在1200 1255'C高温下扩散5 100h，在氧气气氛中进行。得到厚度为20 150pm的 P区。在隔离区1与P区、N-区之间形成弧形界面3。在上P区的上表面与隔离区1的分界 处采用划片刀划片的方式划出双正斜角槽2，深度h达到N-区，在100 400nm范围内。双 正斜角槽2与上P区下表面的夹角9、以及双正斜角槽2与所述弧形界面3交点的切线的夹 角卩均为锐角。对双正斜角槽2内表面进行硅腐蚀，腐蚀深度为15~20nm，得到光滑表面。 采用电泳的方式将混合到电泳液中的玻璃粉淀积到双iH斜角槽2中，电泳液为异丙醇、甲醇、 乙酸乙酯的混合液，玻璃粉为锌系玻璃或者铅系玻璃，玻璃粉经高温600 90(TC烧结，形成 玻璃钝化层。沿隔离区1中线切割该N型硅单晶片4。
权利要求
1、一种双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅，具有双正斜角结构和PN-PN+四层三端结构，其特征在于，芯片为矩形，在芯片的四周终端有隔离区(1)，隔离区(1)与P区以及与N-区之间的界面(3)呈弧形；在芯片有N+区的端面四周分别有一条双正斜角槽(2)，双正斜角槽(2)的上端起始于隔离区(1)与上P区的分界处，双正斜角槽(2)的下端终止于N-区，双正斜角槽(2)与上P区下表面的夹角θ、以及双正斜角槽(2)与所述弧形界面交点的切线的夹角β均为锐角。
2、 根据权利要求1所述的半导体分立器件可控硅，其特征在于，双正斜角槽(2)的深 度h在100 400nm范围内，宽度在20 100^n范围内。
3、 根据权利要求1所述的半导体分立器件可控硅，其特征在于，e+(35l35。，其中e=60~85°， p=50~75o。
4、 一种双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅制造方法，其特征在于，在N型硅单晶 片(4)上双面扩散隔离区(1)，再双面扩散P区，在隔离区(1)与P区、N-区之间形成弧 形界面(3);在上P区的上表面与隔离区(1)的分界处划出双正斜角槽(2)，深度h达到 N-区，双正斜角槽(2)与上P区下表面的夹角0、以及双正斜角槽(2)与所述弧形界面(3) 交点的切线的夹角(3均为锐角；沿隔离区(1)中线切割该N型硅单晶片(4)。
5、 根据权利要求4所述的半导体分立器件可控硅制造方法，其特征在于，双正斜角槽(2) 深度h在100 400nm范围内。
6、 根据权利要求4所述的半导体分立器件可控硅制造方法，其特征在于，对双正斜角槽 (2)内表面进行硅腐蚀，腐蚀深度为15 20nm，得到光滑表面；采用电泳的方式将混合到电泳液中的玻璃粉淀积到双正斜角槽(2)中，玻璃粉经高温600 90(TC烧结，形成玻璃钝化层。
7、 根据权利要求6所述的半导体分立器件可控硅制造方法，其特征在于，电泳液为异丙 醇、甲醇、乙酸乙酯的混合液，玻璃粉为锌系玻璃或者铅系玻璃。
全文摘要
双正斜角槽终端半导体分立器件可控硅及其制造方法属于半导体器件及半导体器件制造技术领域。现有器件是一种双面正斜角结构器件，其制作是将具有四层三端结构的芯片加工成圆片状，夹持该芯片并高速旋转，在V形磨具的研磨下，在芯片侧面形成V形槽，形成双面正斜角结构。只能逐片加工，产品都是大尺寸芯片。本发明在N型硅单晶片上扩散隔离区，将硅单晶片分割为若干矩形芯片，在芯片有N+区的端面四周分别有一条双正斜角槽，双正斜角槽的上端起始于隔离区与上P区的分界处，下端终止于N-区，双正斜角槽与上P区下表面的夹角θ、与所述弧形界面交点的切线的夹角β均为锐角。沿隔离区中线切割该N型硅单晶片获得若干矩形芯片。应用于半导体分立器件可控硅制造领域。
文档编号H01L29/06GK101393929SQ200810051398
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月10日 优先权日2008年11月10日
发明者于雄飞, 车振华, 邵长海 申请人:吉林华微电子股份有限公司