专利名称：一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构及方法
技术领域：
本发明涉及一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，同时提供一种实现该结构的工艺方法。
背景技术：
对通隔离扩散工艺广泛应用于半导体器件的生产，尤其在可控硅等产品的实际生产过程中，对通隔离扩散工艺质量的好坏直接影响到产品的Vm电压特性，主要原因为对通隔离扩散工艺过程时间长，温度高，造成横向扩散宽度大，从而导致Vkkm电压低或击穿软。以目前的可控硅生产工艺为例，4inch硅片，厚度一般在200-240um，对通隔离扩散温度一般在1270°C，时间在140-180h ；因扩散越往后越慢，越是片厚，越是扩散时间长，横向扩散宽度也越大，不仅影响产品的Vm电压特性，而且横向扩散宽度大导致芯片面积的浪费，生产效率低。所以，如何降低隔离扩散横向扩散宽度，同时减少扩散时间，且该方法简单可行，是每个生产厂家均需考虑的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构。本发明另一个的目的是提供一种实现上述结构的工艺方法。本发明采用的技术方案是
一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，包括抑制横向扩散用环形槽、正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，所述正面对通隔离扩散区内侧设有抑制横向扩散用环形槽，所述抑制横向扩散用环形槽一侧设有环形钝化槽。所述背面对通隔离扩散区环宽为120_160um，正面对通隔离扩散区环宽为 60-100um，所述抑制横向扩散用环形槽宽度为20-60um，深度为30_40um。在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽，通过酸液腐蚀，实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括
a、N型硅单晶片，电阻率P=20-60 Ω. cm，经过腐蚀、抛光后硅片厚度为190_230um，经过SPM清洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度为1050-1IOO0C，通湿氧 4_6h，得到氧化膜厚彡8000 A ；
b、光刻双面勻胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；
c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1110-1130°C，扩散时间为2.5-3.证，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温Ih至890-910°C时，稳定在890-910°C， 时间为2-池，通纯氧气4 6L/min，形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；
d、正面勻胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF= H2O=I 10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；e、采用HF= HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成宽度为20_60um，深度为30_40um的抑制横向扩散用环形槽；
f、对通隔离扩散，高温U65-1275°C，130-160h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；
g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；
h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N+型阴极扩散区；
i、光刻出环形玻璃钝化槽；
j、采用HF = HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成深度为60-90um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；
k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。所述背面对通隔离扩散区环宽为120_160um，正面对通隔离扩散区环宽为 60-100um。本发明的优点是采用了抑制横向扩散用环形槽的方式，降低了对通隔离扩散过程中形成的横向扩散宽度，有效降低了横向扩散宽度对Vm电压特性的影响，提高了击穿电压及产品良率；同时采用正面对通隔离扩散区环宽窄、背面对通隔离扩散区环宽宽的结构， 提高了背对通隔离扩散速度，扩散时间比原来减少了 15-20h。
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为本发明方式形成的产品正面横向结构示意图。图2为本发明方式形成的产品背面横向结构示意图。图3为本发明方式形成的产品纵向结构示意图。其中1、环形玻璃钝化槽，2、正面对通隔离扩散区，3、抑制横向扩散用环形槽，4、 背面对通隔离扩散区。
具体实施例方式如图1-3所示，本发明的一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，包括抑制横向扩散用环形槽3、正面对通隔离扩散区2和背面对通隔离扩散区4，正面对通隔离扩散区2内侧设有抑制横向扩散用环形槽3，抑制横向扩散用环形槽3 —侧设有环形钝化槽1， 抑制横向扩散用环形槽3宽度为20-60um，深度为30-40um，背面对通隔离扩散区4环宽为 120-160um，正面对通隔离扩散区环宽为60-100um，采用了抑制横向扩散用环形槽的方式， 降低了对通隔离扩散过程中形成的横向扩散宽度，有效降低了横向扩散宽度对Vkkm电压特性的影响，提高了击穿电压及产品良率；同时采用正面对通隔离扩散区环宽窄、背面对通隔离扩散区环宽宽的结构，提高了背对通隔离扩散速度，扩散时间比原来减少了 15-20h。实施例1
一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的方法，在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽，通过酸液腐蚀， 实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括
a、N型硅单晶片，电阻率P =20 Ω. cm，经过腐蚀、抛光后硅片厚度为190um，经过SPM清
4洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度1050°C，通湿氧4h，得到氧化膜厚 8200 A ；
b、光刻双面勻胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；
c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1110°C，扩散时间为2.5h，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温Ih至890 0C时，稳定在890 °C，时间为池，通纯氧气 4L/min,形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；
d、正面勻胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF= H2O=I 10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；
e、采用HF= HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成宽度为20um，深度为30um的抑制横向扩散用环形槽；
f、对通隔离扩散，高温1265°C，130h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，背面对通隔离扩散区环宽为120um，正面对通隔离扩散区环宽为60um ；
g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；
h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N+型阴极扩散区；
i、光刻出环形玻璃钝化槽；
j、采用HF = HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成深度为60um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；
k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。
实施例2
一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的方法，在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽，通过酸液腐蚀， 实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括
a、N型硅单晶片，电阻率ρ=30 Ω . cm,经过腐蚀、抛光后硅片厚度为200um，经过SPM清洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度1080°C，通湿氧证，得到氧化膜厚 9000 A ；
b、光刻双面勻胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；
c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1120°C，扩散时间为3h，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温Ih至900°C时，稳定在900°C，时间为池，通纯氧气 5L/min,形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；
d、正面勻胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF= H2O=I 10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；
e、采用HF= HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成宽度为40um，深度为35um的抑制横向扩散用环形槽；
f、对通隔离扩散，高温1270°C，145h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，背面对通隔离扩散区环宽为140um，正面对通隔离扩散区环宽为SOum ；
g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；
h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N+型阴极扩散区；i、光刻出环形玻璃钝化槽；
j、采用HF = HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成深度为70um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；
k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。
实施例3
一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的方法，在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽，通过酸液腐蚀， 实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括
a、N型硅单晶片，电阻率ρ=60 Ω . cm,经过腐蚀、抛光后硅片厚度为230um，经过SPM清洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度1100°C，通湿氧6h，得到氧化膜厚 10000 A ；
b、光刻双面勻胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；
c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1130°C，扩散时间为3.5h，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温Ih至910°C时，稳定在910°C，时间为4h，通纯氧气 6L/min,形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；
d、正面勻胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF= H2O=I 10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；
e、采用HF= HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成宽度为60um，深度为40um的抑制横向扩散用环形槽；
f、对通隔离扩散，高温1275°C，160h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，背面对通隔离扩散区环宽为160um，正面对通隔离扩散区环宽为 IOOum ；
g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；
h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N+型阴极扩散区；
i、光刻出环形玻璃钝化槽；
j、采用HF = HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成深度为90um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；
k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。
权利要求
1.一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，其特征在于包括抑制横向扩散用环形槽、正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，所述正面对通隔离扩散区内侧设有抑制横向扩散用环形槽，所述抑制横向扩散用环形槽一侧设有环形钝化槽。
2.根据权利要求1所述的一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构，其特征在于 所述背面对通隔离扩散区环宽为120-160um，正面对通隔离扩散区环宽为60-100um，所述抑制横向扩散用环形槽宽度为20-60um，深度为30-40um。
3.一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的方法，其特征在于在正面和背面对通隔离扩散的预扩散降温过程中，外加一步低温短时间氧化，再进行光刻抑制横向扩散用环形槽， 通过酸液腐蚀，实现抑制横向扩散用环形槽，其步骤包括a、N型硅单晶片，电阻率ρ=20-60 Ω . cm,经过腐蚀、抛光后硅片厚度为190_230um，经过SPM清洗处理后，按片装舟，进扩散炉进行表面长氧化，氧化温度为1050-1IOO0C，通湿氧 4_6h，得到氧化膜厚彡8000 A ；b、光刻双面勻胶，双面曝光机刻出对通隔离扩散区，包括正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；c、双面涂硼源预扩，预扩散温度1110-1130°C，扩散时间为2.5-3.证，通氮气和氧气合成气体，形成对通隔离扩散的表面杂质浓度，在降温Ih至890-910°C时，稳定在890-910°C， 时间为2-池，通纯氧气4 6L/min，形成可使光刻胶黏附性好的氧化层及硼硅玻璃层；d、正面勻胶，单面光刻机刻出抑制横向扩散用环形槽，使用HF= H2O=I 10的酸液腐蚀二氧化硅层及硼硅玻璃层；e、采用HF= HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成宽度为20_60um，深度为30_40um的抑制横向扩散用环形槽；f、对通隔离扩散，高温U65-1275°C，130-160h的长时间扩散，形成了正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区；g、基区涂硼源扩散，形成P型阳极扩散区、P型短基区；h、光刻出发射区，经磷源扩散，形成N+型阴极扩散区；i、光刻出环形玻璃钝化槽；j、采用HF = HNO3=I 10的酸液腐蚀硅，形成深度为60-90um的环形玻璃钝化槽，经过玻璃钝化，形成环形玻璃钝化膜；k、光刻出引线孔及金属电极，最终形成产品。
4.根据权利要求3所述的一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的方法，其特征在于 所述背面对通隔离扩散区环宽为120-160um，正面对通隔离扩散区环宽为60-100um。
全文摘要
本发明涉及一种降低对通隔离扩散横向扩散宽度的结构及方法，其特征在于包括抑制横向扩散用环形槽、正面对通隔离扩散区和背面对通隔离扩散区，所述正面对通隔离扩散区内侧设有抑制横向扩散用环形槽，所述抑制横向扩散用环形槽一侧设有环形钝化槽。本发明的优点是采用了抑制横向扩散用环形槽的方式，降低了对通隔离扩散过程中形成的横向扩散宽度，有效降低了横向扩散宽度对VRRM电压特性的影响，提高了击穿电压及产品良率；同时采用正面对通隔离扩散区环宽窄、背面对通隔离扩散区环宽宽的结构，提高了背对通隔离扩散速度，扩散时间比原来减少了15-20h。
文档编号H01L21/332GK102244093SQ20111021322
公开日2011年11月16日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者王成森, 黎重林 申请人:启东市捷捷微电子有限公司