CN101901833B - 一种提高开关速度的单向可控硅结构及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高开关速度的单向可控硅结构以及提高单向可控硅开关速度的生产方法。一种提高开关速度的单向可控硅结构，包括可控硅片，其特征是：可控硅片正面生成有氧化层，背面涂有硼源层，氧化层与硼源层之间有两个体积相同的一次穿通扩散区、二次穿通扩散区和长基区，二次穿通扩散区设于长基区的下侧，两个一次穿通扩散区设于二次穿通扩散区和长基区的左右两侧。一种提高单向可控硅开关速度的生产方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，其特征是：还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤。本发明的优点是：长基区短，开关速度快。

Description

一种提高开关速度的单向可控硅结构及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种提高开关速度的单向可控硅结构。 
本发明还涉及一种提高开关速度的单向可控硅结构的生产方法。 
背景技术
现有的单向可控硅通常通过生成氧化层、光刻穿通环和穿通扩散步骤制作而成，这样的单向可控硅由于长基区过长，开关时间慢，影响其他部件的反应时间。 
发明内容
本发明的目的是提供一种提高开关速度的单向可控硅结构。 
本发明的另一个目的是提供一种提高开关速度的单向可控硅结构的生产方法。 
本发明采用的技术方案是： 
一种提高开关速度的单向可控硅结构，包括可控硅片，所述可控硅片正面生成有氧化层，背面涂有硼源层，所述氧化层与硼源层之间有两个体积相同的一次穿通扩散区、二次穿通扩散区和长基区，所述二次穿通扩散区设于长基区的下侧，所述两个一次穿通扩散区设于二次穿通扩散区和长基区的左右两侧。 
一种提高单向可控硅开关速度的生产方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤， 
所述一次穿通扩散步骤：将光刻穿通环后的可控硅片进行硼穿通扩散，硅片表面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3-5L/分钟通入氮气，按速度为60-120ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1080±10℃，扩散时间t＝150±20min，最后达到扩散浓度R□＝3-5Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270±2℃，再分布时间t＝90-100h，再分布结深Xj＝90-105μm；扩散过程中通入氮气3-4L/分钟，氧气1-2L/分钟； 
一次扩散完毕后，可控硅片利用光刻胶进行正面保护氧化层，背面进行腐蚀掉氧化层操作，氧化层化学腐蚀液为去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml； 
所述涂硼源二次穿通扩散步骤为：将上一步骤处理后的可控硅片背面进行硼预扩散：硅片背面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3-5L/分钟通入氮气，按速度为60-120ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1080±10℃，扩散时间t＝150±20min，最后达到扩散浓度R□＝3-4Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270±2℃，再分布时间t＝85-95h，背面再分布结深Xj＝90-105μm，且最后硼穿通交接间距在120-160微米；扩散过程中通入氮气3-4L/分钟，氧气1-2L/分钟。 
本发明的优点是：长基区短，开关速度快。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图。 
其中：1、可控硅片，2、氧化层，3、硼源层，4、一次穿通扩散 区，5、二次穿通扩散区，6、长基区。 
具体实施方式
实施例1 
如图1所示，本发明的一种提高开关速度的单向可控硅结构，包括可控硅片，可控硅片正面生成有氧化层2，背面涂有硼源层3，氧化层2与硼源层3之间有两个体积相同的一次穿通扩散区4、二次穿通扩散区5和长基区1，二次穿通扩散区5设于长基区1的下侧，两个一次穿通扩散区4设于二次穿通扩散区5和长基区1的左右两侧。本发明的优点是：长基区短，开关速度快。 
一种提高单向可控硅开关速度的方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤， 
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8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1.6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； 
一次穿通扩散步骤：将光刻穿通环后的可控硅片进行硼穿通扩散，硅片表面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3L/分钟通入氮气，按速度为60ml/分钟通入氧气；扩 散温度为T＝1070℃，扩散时间t＝130min，最后达到扩散浓度R□＝3Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1268℃，再分布时间t＝90h，再分布结深Xj＝90μm；扩散过程中通入氮气3L/分钟，氧气1L/分钟； 
一次扩散完毕后，可控硅片利用光刻胶进行正面保护氧化层，背面进行腐蚀掉氧化层操作，氧化层化学腐蚀液为去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml； 
所述涂硼源二次穿通扩散步骤为：将上一步骤处理后的可控硅片背面进行硼预扩散：硅片背面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3L/分钟通入氮气，按速度为60ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1070℃，扩散时间t＝130min，最后达到扩散浓度R□＝3Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1268℃，再分布时间t＝85h，背面再分布结深Xj＝90μm，且最后硼穿通交接间距在120微米；扩散过程中通入氮气3L/分钟，氧气1L/分钟。 
实施例2 
一种提高单向可控硅开关速度的生产方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，其特征是：还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤， 
所述一次穿通扩散步骤：将光刻穿通环后的可控硅片进行硼穿通扩散，硅片表面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为4L/分钟通入氮气，按速度为90ml/分钟通入氧气；扩 散温度为T＝1080℃，扩散时间t＝150min，最后达到扩散浓度R□＝4Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270℃，再分布时间t＝95h，再分布结深Xj＝98μm；扩散过程中通入氮气3.5L/分钟，氧气1.5L/分钟； 
一次扩散完毕后，可控硅片利用光刻胶进行正面保护氧化层，背面进行腐蚀掉氧化层操作，氧化层化学腐蚀液为去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml； 
所述涂硼源二次穿通扩散步骤为：将上一步骤处理后的可控硅片背面进行硼预扩散：硅片背面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为4L/分钟通入氮气，按速度为90ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1080℃，扩散时间t＝150min，最后达到扩散浓度R□＝3.5Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270℃，再分布时间t＝90h，背面再分布结深Xj＝98μm，且最后硼穿通交接间距在145微米；扩散过程中通入氮气3.5L/分钟，氧气1.5L/分钟。其余同实施例1。 
实施例3 
一种提高单向可控硅开关速度的生产方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，其特征是：还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤， 
所述一次穿通扩散步骤：将光刻穿通环后的可控硅片进行硼穿通扩散，硅片表面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为5L/分钟通入氮气，按速度为120ml/分钟通入氧气；扩 散温度为T＝1090℃，扩散时间t＝170min，最后达到扩散浓度R□＝5Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1272℃，再分布时间t＝100h，再分布结深Xj＝105μm；扩散过程中通入氮气4L/分钟，氧气2L/分钟； 
一次扩散完毕后，可控硅片利用光刻胶进行正面保护氧化层，背面进行腐蚀掉氧化层操作，氧化层化学腐蚀液为去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml； 
所述涂硼源二次穿通扩散步骤为：将上一步骤处理后的可控硅片背面进行硼预扩散：硅片背面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为5L/分钟通入氮气，按速度为120ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1090℃，扩散时间t＝170min，最后达到扩散浓度R□＝4Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1272℃，再分布时间t＝95h，背面再分布结深Xj＝105μm，且最后硼穿通交接间距在160微米；扩散过程中通入氮气4L/分钟，氧气2L/分钟。其余同实施例1。 

Claims (1)

1.一种提高单向可控硅开关速度的生产方法，包括生长氧化层和光刻穿通环步骤，所述生长氧化层步骤：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8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1.6微米；所述光刻穿通环步骤：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，利用去离子水∶氟化铵∶氢氟酸比例为10ml∶6g∶3ml混合成的氧化层化学腐蚀液将穿通环内氧化层彻底腐蚀掉，形成穿通环，从而暴露出硅；其特征是：还包括一次穿通扩散步骤和涂硼源二次穿通扩散步骤，
所述一次穿通扩散步骤：将光刻穿通环后的可控硅片进行硼穿通扩散，硅片表面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3-5L/分钟通入氮气，按速度为60-120ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1080±10℃，扩散时间t＝150±20min，最后达到扩散浓度R□＝3-5Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270±2℃，再分布时间t＝90-100h，再分布结深Xj＝90-105μm；扩散过程中通入氮气3-4L/分钟，氧气1-2L/分钟；
一次扩散完毕后，可控硅片利用光刻胶进行正面保护氧化层，背面进行腐蚀掉氧化层操作，氧化层化学腐蚀液为去离子水∶氟化铵∶氢氟酸＝10ml∶6g∶3ml；
所述涂硼源二次穿通扩散步骤为：将上一步骤处理后的可控硅片背面进行硼预扩散：硅片背面用硼乳胶源进行涂覆，然后使用高温扩散炉进行扩散，同时按速度为3-5L/分钟通入氮气，按速度为60-120ml/分钟通入氧气；扩散温度为T＝1080±10℃，扩散时间t＝150±20min，最后达到扩散浓度R□＝3-4Ω/□；然后再在高温扩散炉内进行再分布操作，再分布温度T＝1270±2℃，再分布时间t＝85-95h，背面再分布结深Xj＝90-105μm，且最后硼穿通交接间距在120-160微米；扩散过程中通入氮气3-4L/分钟，氧气1-2L/分钟。
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