一种浅埋层高压肖特基整流器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种浅埋层高压肖特基整流器及其制造方法，其特征在于：包括重掺杂第一导电类型衬底层、轻掺杂第一导电类型外延层、第二导电类型保护环区、第一导电类型浅埋层、肖特基势垒层、场介质层、阳极金属层和阴极金属层。所述第二导电类型保护环区覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面。所述第一导电类型浅埋层浮空于轻掺杂第一导电类型外延层内部。所述第一导电类型浅埋层与第二导电类型保护环区接触或者不接触。所述肖特基势垒层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面和第二导电类型保护环区之上的部分表面。所述场介质层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面。所述阳极金属层覆盖于介质层和肖特基势垒层之上。

【技术实现步骤摘要】
一种浅埋层高压肖特基整流器及其制造方法
本专利技术涉及功率半导体器件
，具体是一种浅埋层高压肖特基整流器及其制造方法。
技术介绍
功率半导体整流器，广泛应用于功率转换器和电源中。两种常见的高压半导体整流器结构分别是PIN高压整流器和肖特基高压整流器。其中PIN整流器正向压降大，反向恢复时间长，但漏电较小，并且具有优越的高温稳定性，主要应用于300V以上的中高压范围。肖特基势垒整流器主要应用于200V以下的中低压范围，其正向压降小，反向恢复时间短，但反向漏电流较高，高温可靠性较差。在肖特基整流器的实际应用中，除了对高击穿电压，低正向压降和低漏电流的要求外，高可靠性也是必不可少的设计要求。已经公开的典型的肖特基整流器，为了实现高的抗冲击可靠性，通常在有源区表面普遍形成一层杂质浓度高于外延层杂质浓度的表面高杂质浓度区。这样的肖特基整流器有高的抗冲击可靠性，但也正是由于表面高杂质浓度区的存在，其漏电流变大。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中漏电流大的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种浅埋层高压肖特基整流器，其特征在于：包括重掺杂第一导电类型衬底层、轻掺杂第一导电类型外延层、第二导电类型保护环区、第一导电类型浅埋层、肖特基势垒层、场介质层、阳极金属层和阴极金属层。所述重掺杂第一导电类型衬底层覆盖于阴极金属层之上。所述轻掺杂第一导电类型外延层覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层之上。所述第二导电类型保护环区覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面。所述第一导电类型浅埋层浮空于轻掺杂第一导电类型外延层内部。所述第一导电类型浅埋层与第二导电类型保护环区接触或者不接触。所述肖特基势垒层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面和第二导电类型保护环区之上的部分表面。所述场介质层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面。所述阳极金属层覆盖于介质层和肖特基势垒层之上。一种浅埋层高压肖特基整流器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将轻掺杂第一导电类型外延层覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层之上。2)将场介质层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上。3)利用第一掩膜层形成闭合环形结构的第二导电类型保护环区。其环形环绕部分为有源区。4)利用第二掩膜层刻蚀所述有源区上方的场介质层。5)向有源区或者部分有源区高能量注入第一导电类型的杂质，快速退火后形成第一导电类型浅埋层。6)将肖特基势垒层覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层之上的部分表面和第二导电类型保护环区之上的部分表面。7)将阳极金属层覆盖于介质层和肖特基势垒层之上。8)将阴极金属层覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层的下表面。进一步，所述第二导电类型保护环区为闭合状的环形结构。环形包围的中间区域为有源区。进一步，所述场介质层位于有源区外部。所述肖特基势垒层位于有源区内部。进一步，所述场介质层还覆盖于第二导电类型保护环区之上的部分表面。所述场介质层与第一导电类型浅埋层不接触。所述场介质层与肖特基势垒层不重叠。进一步，所述步骤5)中,当采用向部分有源区高能量注入第一导电类型杂质时,利用一张掩膜层形成注入的图形。值得说明的是，在不影响所述浅埋层高压肖特基整流器结构的前提下，上述制造方法可以根据实际生产工艺进行适当调整。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术中的浅埋层高压肖特基整流器及其制作方法，制作所得的产品保持高击穿电压，低正向压降和高抗冲击可靠性的前提下，具有低漏电流的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的新器件1剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例的新器件2剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例的新器件正向特性曲线对比示意图；图4为本专利技术实施例的新器件反向特性曲线对比示意图；图中：重掺杂第一导电类型衬底层10、轻掺杂第一导电类型外延层20、第二导电类型保护环区21、第一导电类型浅埋层22、肖特基势垒层23、场介质层30、阳极金属层40和阴极金属层50。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：一种浅埋层高压肖特基整流器，其特征在于：包括重掺杂第一导电类型衬底层10、轻掺杂第一导电类型外延层20、第二导电类型保护环区21、第一导电类型浅埋层22、肖特基势垒层23、场介质层30、阳极金属层40和阴极金属层50。所述重掺杂第一导电类型衬底层10覆盖于阴极金属层50之上。所述轻掺杂第一导电类型外延层20覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层10之上。所述第二导电类型保护环区21覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层20之上的部分表面。所述第二导电类型保护环区21为闭合状的环形结构。环形包围的中间区域为有源区。所述第一导电类型浅埋层22浮空于轻掺杂第一导电类型外延层20内部。所述第一导电类型浅埋层22与第二导电类型保护环区21接触或者不接触。所述肖特基势垒层23覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层20之上的部分表面和第二导电类型保护环区21之上的部分表面。所述场介质层30覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层20之上的部分表面。所述场介质层30位于有源区外部。所述肖特基势垒层23位于有源区内部。所述场介质层30还覆盖于第二导电类型保护环区21之上的部分表面。所述场介质层30与第一导电类型浅埋层22不接触。所述场介质层30与肖特基势垒层23不重叠。所述阳极金属层40覆盖于介质层30和肖特基势垒层23之上。实施例2：一种浅埋层高压肖特基整流器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将轻掺杂第一导电类型外延层20覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层10之上。2)将场介质层30覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层20之上。3)利用第一掩膜层形成闭合环形结构的第二导电类型保护环区21。其环形环绕部分为有源区。4)利用第二掩膜层刻蚀所述有源区上方的场介质层30。5)向有源区或者部分有源区高能量注入第一导电类型的杂质，快速退火后形成第一导电类型浅埋层22。6)将肖特基势垒层23覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层20之上的部分表面和第二导电类型保护环区21之上的部分表面。7)将阳极金属层40覆盖于介质层30和肖特基势垒层23之上。8)将阴极金属层50覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层10的下表面。所述步骤5)中,当采用向部分有源区高能量注入第一导电类型杂质时,利用一张掩膜层形成注入的图形。所述主要步骤中典型参数的选取为：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。N+型衬底层为掺杂浓度19次方以上的砷杂质衬底、N型外延层为杂质浓度15到16次方的磷杂质外延层；P型保护环区采用剂量13次方的硼注入后高温退火形成；N型浅埋层采用剂量为11次方到12次方、能量约1000KeV的砷注入后快速退火的方式形成；肖特基势垒层由鉑、镍鉑等金属和硅形成的合金构成；场介质层约1微米。实施例3：采用实施例2中的制作方法制作浅埋层高压肖特基整流器，即新器件1。其中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。如图1所示，本实施例制作的浅埋层高压肖特基整流器，其特征在于：包括N+型衬底层10、N型外延层20、P型保护环区21、N型浅埋层22、肖特基势垒层23、场介质层30、阳极金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅埋层高压肖特基整流器，其特征在于：包括重掺杂第一导电类型衬底层(10)、轻掺杂第一导电类型外延层(20)、第二导电类型保护环区(21)、第一导电类型浅埋层(22)、肖特基势垒层(23)、场介质层(30)、阳极金属层(40)和阴极金属层(50)；所述重掺杂第一导电类型衬底层(10)覆盖于阴极金属层(50)之上；所述轻掺杂第一导电类型外延层(20)覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层(10)之上；所述第二导电类型保护环区(21)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面；所述第一导电类型浅埋层(22)浮空于轻掺杂第一导电类型外延层(20)内部；所述第一导电类型浅埋层(22)与第二导电类型保护环区(21)接触或者不接触；所述肖特基势垒层(23)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面和第二导电类型保护环区(21)之上的部分表面；所述场介质层(30)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面；所述阳极金属层(40)覆盖于介质层(30)和肖特基势垒层(23)之上。

【技术特征摘要】
1.一种浅埋层高压肖特基整流器，其特征在于：包括重掺杂第一导电类型衬底层(10)、轻掺杂第一导电类型外延层(20)、第二导电类型保护环区(21)、第一导电类型浅埋层(22)、肖特基势垒层(23)、场介质层(30)、阳极金属层(40)和阴极金属层(50)；所述重掺杂第一导电类型衬底层(10)覆盖于阴极金属层(50)之上；所述轻掺杂第一导电类型外延层(20)覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层(10)之上；所述第二导电类型保护环区(21)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面；所述第一导电类型浅埋层(22)浮空于轻掺杂第一导电类型外延层(20)内部；所述第一导电类型浅埋层(22)与第二导电类型保护环区(21)接触或者不接触；所述肖特基势垒层(23)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面和第二导电类型保护环区(21)之上的部分表面；所述场介质层(30)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上的部分表面；所述阳极金属层(40)覆盖于介质层(30)和肖特基势垒层(23)之上。2.一种浅埋层高压肖特基整流器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将轻掺杂第一导电类型外延层(20)覆盖于重掺杂第一导电类型衬底层(10)之上；2)将场介质层(30)覆盖于轻掺杂第一导电类型外延层(20)之上；3)利用第一掩膜层形成闭合环形结构的第二导电类...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文锁，张培健，杨伟，陈兴，杨婵，钟怡，欧宏旗，
申请(专利权)人：重庆中科渝芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50