CN101901832A - 一种镓扩散形成可控硅穿通结构及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镓扩散形成可控硅穿通结构及其生产方法，一种镓扩散形成可控硅穿通结构，包括可控硅长基区，还包括镓穿通扩散区，镓穿通扩散区设于长基区的左右两侧，两个镓穿通扩散区的上下两角设有镓腐蚀槽，其生产方法包括：N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和镓穿通扩散步骤。本发明的优点是：硼穿通扩散均可在温度1260摄氏度和1270摄氏度下进行穿通，穿通时间对应为170小时和120小时；穿通温度低、穿通时间短，少子寿命长，可控硅电压高；镓扩散浓度低，R□约100-200Ω/□，反向阻断电压低。

Description

一种镓扩散形成可控硅穿通结构及其生产方法 
技术领域
本发明涉及一种镓扩散形成可控硅穿通结构。 
本发明还涉及一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法。 
背景技术
现有技术中的可控硅穿通扩散通常指硼穿通扩散，但是硼穿通扩散温度高，达到1270摄氏度，扩散时间长，通常要180小时；温度高造成少子寿命大大降低，造成可控硅阻断电压降低；硼扩散浓度过浓，造成可控硅反向阻断电压降低。 
发明内容
本发明的目的是提供一种镓扩散形成可控硅穿通结构。 
本发明的另一个目的是提供一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法。 
本发明采用的技术方案是： 
一种镓扩散形成的可控硅穿通结构，包括可控硅长基区，还包括镓穿通扩散区，所述镓穿通扩散区设于长基区的左右两侧，所述每个镓穿通扩散区的上下两角设有镓腐蚀槽。 
一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法，包括N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和镓穿通扩散步骤， 
所述腐蚀槽步骤为：将进行光刻穿通环后的可控硅片置于盛有0 摄氏度化学腐蚀液(冰乙酸∶HF∶HNO3：＝1.5∶3∶10体积比)的容器内进行腐蚀槽操作，腐蚀槽深16-24微米； 
所述镓扩散步骤为：将进行腐蚀槽后的可控硅片置于高温扩散炉内，用三氧化二镓作镓源进行开管镓扩散，扩散温度：T＝1200摄氏度，时间t＝90-120分钟，扩散时通入氮气3-4L/分钟；同时通入氢气，所述氢气先通入盛有去离子水的密封容器内，然后穿过去离子水再进入到高温扩散炉内，进入高温扩散炉的速度以去离子水100-150个气泡/分钟为准；镓扩散完成后，硅片表面及腐蚀槽内均形成一层镓扩散区，扩散浓度为R□＝100-200Ω/□，结深Xj＝15-20μm； 
所述减薄步骤为：将完成镓扩散后的可控硅片利用减薄机进行减薄，减薄至腐蚀槽深度5-7微米； 
所述镓穿通扩散步骤为：将减薄后的可控硅片置于高温扩散炉内进行穿通扩散，腐蚀槽内的镓在高温时扩散至可控硅片内部，扩散温度1260-1270摄氏度，扩散时间120-170小时，扩散时通入氮气3-4L/分钟；镓扩散完成后，硅片腐蚀槽内形成镓穿通区，正背面镓扩散区域交接距离在120-160微米之间。 
本发明的优点是：硼穿通扩散均可在温度1260摄氏度和1270摄氏度下进行穿通，穿通时间对应为170小时和120小时；穿通温度低、穿通时间短，少子寿命长，可控硅电压高；镓扩散浓度低，R□约100-200Ω/□，反向阻断电压低。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图。 
其中：1、长基区，2、镓穿通扩散区，3、镓腐蚀槽。 
具体实施方式
实施例1 
如图1所示，本发明的一种镓扩散形成的可控硅穿通结构，包括可控硅长基区1，还包括镓穿通扩散区2，镓穿通扩散区2设于长基区1的左右两侧，每个镓穿通扩散区2的上下两角设有镓腐蚀槽3。 
一种镓扩散形成可控硅穿通结构的方法，包括N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和硼穿通扩散步骤， 
N型硅片生长氧化层步骤：将可控硅片置于高温扩散炉中进行氧化，在氧化温度为1130度下，首先进行干氧氧化1小时，然后进行湿氧氧化5小时，最后再进行干氧氧化1小时，实现可控硅片的一次氧化层厚度达到0.6微米； 
光刻穿通环步骤：将氧化后的可控硅片置于双面光刻机上，将正背面光刻版图形对准后，对可控硅片进行光刻，利用氧化层化学腐蚀液(去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml)将穿通环内氧化层彻底腐蚀掉，形成穿通环，从而暴露出硅，光刻胶不去除； 
所述腐蚀槽步骤为：将进行光刻穿通环后的可控硅片置于盛有0摄氏度化学腐蚀液(冰乙酸∶HF∶HNO3：＝1.5∶3∶10体积比)的容器内进行腐蚀槽操作，腐蚀槽深16微米； 
所述镓扩散步骤为：将进行腐蚀槽后的可控硅片置于高温扩散炉内，用三氧化二镓作镓源进行开管镓扩散，扩散温度：T＝1200摄氏 度，时间t＝90分钟，扩散时通入氮气3L/分钟；同时通入氢气，所述氢气先通入盛有去离子水的密封容器内，然后穿过去离子水再进入到高温扩散炉内，进入高温扩散炉的速度以去离子水100个气泡/分钟为准；镓扩散完成后，硅片表面及腐蚀槽内均形成一层镓扩散区，扩散浓度为R□＝200Ω/□，结深Xj＝15μm； 
所述减薄步骤为：将完成镓扩散后的可控硅片利用减薄机进行减薄，减薄至腐蚀槽深度5微米； 
所述镓穿通扩散步骤为：将减薄后的可控硅片置于高温扩散炉内进行穿通扩散，腐蚀槽内的镓在高温时扩散至可控硅片内部，扩散温度1260摄氏度，扩散时间170小时，扩散时通入氮气3L/分钟；镓扩散完成后，硅片腐蚀槽内形成镓穿通区，正背面镓扩散区域交接距离在120微米。 
本发明的优点是：镓穿通扩散均可在温度1260摄氏度和1270摄氏度下进行穿通，穿通时间对应为170小时和120小时；穿通温度低、穿通时间短，少子寿命长，可控硅电压高；镓扩散浓度低，R□约100-200Ω/□，反向阻断电压低。 
实施例2 
一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法，包括N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和镓穿通扩散步骤， 
所述腐蚀槽步骤为：将进行光刻穿通环后的可控硅片置于盛有0摄氏度化学腐蚀液(冰乙酸∶HF∶HNO3：＝1.5∶3∶10体积比)的容器内 进行腐蚀槽操作，腐蚀槽深20微米； 
所述镓扩散步骤为：将进行腐蚀槽后的可控硅片置于高温扩散炉内，用三氧化二镓作镓源进行开管镓扩散，扩散温度：T＝1200摄氏度，时间t＝100分钟，扩散时通入氮气3.5L/分钟；同时通入氢气，所述氢气先通入盛有去离子水的密封容器内，然后穿过去离子水再进入到高温扩散炉内，进入高温扩散炉的速度以去离子水120个气泡/分钟为准；镓扩散完成后，硅片表面及腐蚀槽内均形成一层镓扩散区，扩散浓度为R□＝150Ω/□，结深Xj＝18μm； 
所述减薄步骤为：将完成镓扩散后的可控硅片利用减薄机进行减薄，减薄至腐蚀槽深度6微米； 
所述镓穿通扩散步骤为：将减薄后的可控硅片置于高温扩散炉内进行穿通扩散，腐蚀槽内的镓在高温时扩散至可控硅片内部，扩散温度1265摄氏度，扩散时间150小时，扩散时通入氮气3.5L/分钟；镓扩散完成后，硅片腐蚀槽内形成镓穿通区，正背面镓扩散区域交接距离在140微米。 
其余同实施例1。 
实施例3 
一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法，包括N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和镓穿通扩散步骤， 
所述腐蚀槽步骤为：将进行光刻穿通环后的可控硅片置于盛有0摄氏度化学腐蚀液(冰乙酸∶HF∶HNO3：＝1.5∶3∶10体积比)的容器内 进行腐蚀槽操作，腐蚀槽深24微米； 
所述镓扩散步骤为：将进行腐蚀槽后的可控硅片置于高温扩散炉内，用三氧化二镓作镓源进行开管镓扩散，扩散温度：T＝1200摄氏度，时间t＝120分钟，扩散时通入氮气4L/分钟；同时通入氢气，所述氢气先通入盛有去离子水的密封容器内，然后穿过去离子水再进入到高温扩散炉内，进入高温扩散炉的速度以去离子水150个气泡/分钟为准；镓扩散完成后，硅片表面及腐蚀槽内均形成一层镓扩散区，扩散浓度为R□＝100Ω/□，结深Xj＝20μm； 
所述减薄步骤为：将完成镓扩散后的可控硅片利用减薄机进行减薄，减薄至腐蚀槽深度7微米； 
所述镓穿通扩散步骤为：将减薄后的可控硅片置于高温扩散炉内进行穿通扩散，腐蚀槽内的镓在高温时扩散至可控硅片内部，扩散温度1270摄氏度，扩散时间120小时，扩散时通入氮气4L/分钟；镓扩散完成后，硅片腐蚀槽内形成镓穿通区，正背面镓扩散区域交接距离在160微米。其余同实施例1。 

Claims (2)

1.一种镓扩散形成的可控硅穿通结构，包括可控硅长基区，其特征是还包括镓穿通扩散区，所述镓穿通扩散区设于长基区的左右两侧，所述每个镓穿通扩散区的上下两角设有镓腐蚀槽。
2.一种镓扩散形成可控硅穿通结构的生产方法，包括N型硅片生长氧化层和光刻穿通环步骤，其特征是：还包括腐蚀槽、镓扩散、减薄和镓穿通扩散步骤，
所述腐蚀槽步骤为：将进行光刻穿通环后的可控硅片置于盛有0摄氏度化学腐蚀液(冰乙酸∶HF∶HNO3：＝1.5∶3∶10体积比)的容器内进行腐蚀槽操作，腐蚀槽深16-24微米；
所述镓扩散步骤为：将进行腐蚀槽后的可控硅片置于高温扩散炉内，用三氧化二镓作镓源进行开管镓扩散，扩散温度：T＝1200摄氏度，时间t＝90-120分钟，扩散时通入氮气3-4L/分钟；同时通入氢气，所述氢气先通入盛有去离子水的密封容器内，然后穿过去离子水再进入到高温扩散炉内，进入高温扩散炉的速度以去离子水100-150个气泡/分钟为准；镓扩散完成后，硅片表面及腐蚀槽内均形成一层镓扩散区，扩散浓度为R□＝100-200Ω/□，结深Xj＝15-20μm；
所述减薄步骤为：将完成镓扩散后的可控硅片利用减薄机进行减薄，减薄至腐蚀槽深度5-7微米；
所述镓穿通扩散步骤为：将减薄后的可控硅片置于高温扩散炉内进行穿通扩散，腐蚀槽内的镓在高温时扩散至可控硅片内部，扩散温度1260-1270摄氏度，扩散时间120-170小时，扩散时通入氮气3-4L/分钟；镓扩散完成后，硅片腐蚀槽内形成镓穿通区，正背面镓扩散区域交接距离在120-160微米之间。
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