一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片及其制造方法与流程

本发明涉及可控硅相关，具体涉及一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片及其制造方法。

背景技术：

1、现有市面上销售的双向可控硅都是门极（g极）和阴极（t1极）在芯片正面，阳极（t2极）在芯片背面，产品封装后的外壳底板为t2极，因此无法实现多只可控硅共用一个散热片；此外，双向可控硅在应用时产生的热量主要来自t1极和短基区，当t1极和短基区处在芯片的正面时，其远离散热底板，因此存在热量传递慢、散热效果差、di/dt值较低的情况。

2、有鉴于上述的缺陷，当前亟需设计一种新型的双向可控硅来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述内容中提到的问题，本发明提出了一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片，其通过把门极和阳极设计在同一侧，阴极设计在另一侧，使得阴极和底板可以焊接在一起，提高了散热效果和产品的di/dt值，并且使用时多只可控硅可共用同一个散热片，增加了终端厂家的应用空间。

2、其技术方案是这样的：

3、一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片，所述芯片包括从上至下设置的磷区n、硼铝区p、磷区n，所述硼铝区p内部设置有单晶材料区n，其特征在于：所述芯片的门极和阳极设置在上表面，阴极设置在下表面，在所述门极和阳极同一侧的硼铝区p上制有深度超过pn结深度的台面沟槽钝化层，所述门极设置在沟槽外侧，所述阳极设置在沟槽内侧。

4、进一步的，本发明还提供了一种的双向可控硅芯片的制造方法：所述制造方法包括以下步骤：

5、a、进行硅单晶片化腐：去除单晶缺陷层，腐蚀至产品需求厚度；

6、b、进行一次氧化：生长保护底膜；

7、c、进行光刻隔离窗；

8、d、进行第一次注入铝：注入p型隔离区杂质；

9、e、进行隔离扩散：形成p型穿通隔离结构；

10、f、进行注入硼：注入基区杂质；

11、g、进行第二次注入铝：注入基区杂质；

12、h、进行p型基区扩散：形成pnp结构；

13、i、进行光刻k区；

14、j、进行磷予扩：扩入n型杂质；

15、k、进行磷再扩：形成npnpn结构；

16、l、进行光刻沟槽；

17、m、进行腐蚀沟槽：将pn结做到斜台面上；

18、n、进行钝化保护；

19、o、进行光刻引线；

20、p、进行双面蒸发铝：形成电极区；

21、q、进行光刻反刻；

22、r、进行真空合金：形成欧姆接触；

23、s、进行背面蒸发银：形成背面焊区。

24、进一步的，所述制造方法还包括：进行测试、划片、整理、入库。

25、进一步的，所述步骤a中：硅单晶片厚度设置为280±5um；腐蚀后的硅片厚度设置为240±5um。

26、进一步的，所述步骤b中：一次氧化的条件为：温度设置为1180±20℃，时间设置为6±1h，氧化层厚度设置为0.9~1.2um。

27、进一步的，所述步骤j中：温度设置为1070±20℃，时间设置为1.5±0.2h，方阻设置为0.9±0.2ω/cm2。

28、进一步的，所述步骤m中：沟槽深度设置为75~85um。

29、进一步的，所述步骤n中：采用sipos+玻璃粉+lto进行钝化。

30、进一步的，所述步骤p中：双面铝膜厚度设置为3~5um。

31、进一步的，所述步骤s中背面银膜：ti膜厚=1000~1400a○；ni膜厚=4000~6000a○；ag膜厚=0.5~0.8um。

32、本发明的有益效果为：

33、本发明的双向可控硅芯片通过把门极和阳极设计在同一侧，阴极设计在另一侧，使得阴极和底板可以焊接在一起，提高了散热效果和产品的di/dt值，并且使用时多只可控硅可共用同一个散热片，增加了终端厂家的应用空间；本发明提供的制造方法，其工艺步骤简单，加工方便，提高了本发明的产业适用性。

技术特征：

1.一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片，所述芯片包括从上至下设置的磷区（n）、硼铝区（p）、磷区（n），所述硼铝区（p）内部设置有单晶材料区（n），其特征在于：所述芯片的门极（g极）和阳极（t2极）设置在上表面，阴极（t1极）设置在下表面，在所述门极（g极）和阳极（t2极）同一侧的硼铝区（p）上制有深度超过pn结深度的台面沟槽钝化层，所述门极（g极）设置在沟槽外侧，所述阳极（t2极）设置在沟槽内侧。

2.基于权利要求1所述的双向可控硅芯片的制造方法：所述制造方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述制造方法还包括：进行测试、划片、整理、入库。

4.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤a中：硅单晶片厚度设置为280±5um；腐蚀后的硅片厚度设置为240±5um。

5.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤b中：一次氧化的条件为：温度设置为1180±20℃，时间设置为6±1h，氧化层厚度设置为0.9~1.2um。

6.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤j中：温度设置为1070±20℃，时间设置为1.5±0.2h，方阻设置为0.9±0.2ω/cm2。

7.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤m中：沟槽深度设置为75~85um。

8.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤n中：采用sipos+玻璃粉+lto进行钝化。

9.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤p中：双面铝膜厚度设置为3~5um。

10.根据权利要求2所述的双向可控硅芯片的制造方法，其特征在于：所述步骤s中背面银膜：ti膜厚=1000~1400a○；ni膜厚=4000~6000a○；ag膜厚=0.5~0.8um。

技术总结
本发明提出了一种门极和阳极共面的双向可控硅芯片及其制造方法，其通过把门极和阳极设计在同一侧，阴极设计在另一侧，使得阴极和底板可以焊接在一起，提高了散热效果和产品的di/dt值，并且使用时多只可控硅可共用同一个散热片，增加了终端厂家的应用空间，所述芯片包括从上至下设置的磷区N、硼铝区P、磷区N，所述硼铝区P内部设置有单晶材料区N，其特征在于：所述芯片的门极和阳极设置在上表面，阴极设置在下表面，在所述门极和阳极同一侧的硼铝区P上制有深度超过PN结深度的台面沟槽钝化层，所述门极设置在沟槽外侧，所述阳极设置在沟槽内侧。

技术研发人员：朱法扬,俞荣荣,彭鑫葆
受保护的技术使用者：江苏捷捷微电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15