一种高反压肖特基二极管制造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种高反压肖特基二极管制造工艺，属于半导体器件制造领域。本发明专利技术选用NiPt材料作为势垒金属，这样可以减少漏电，便于调整肖特基二极管的电参数。器件的终端设计成P+环结构，提高了肖特基二极管的反压。最终设计出高反压肖特基二极管，替代开关电源(SMPS)和功率因数校正(PFC)电路中的快恢复二极管，提高电路的开关速度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种高反压肖特基二极管制造工艺，属于半导体器件制造领域。本专利技术选用NiPt材料作为势垒金属，这样可以减少漏电，便于调整肖特基二极管的电参数。器件的终端设计成P+环结构，提高了肖特基二极管的反压。最终设计出高反压肖特基二极管，替代开关电源(SMPS)和功率因数校正(PFC)电路中的快恢复二极管，提高电路的开关速度。【专利说明】一种高反压肖特基二极管制造工艺
本专利技术涉及半导体分立器件制造领域，特别涉及一种高反压肖特基二极管制造工 艺。
技术介绍
在半导体分立器件领域，肖特基二极管是一种应用广泛的器件。具有低功耗、大电 流、开关速度快的特点。它的正向压降可以达到0.4V左右，普通二极管则在0.7V左右。开 关速度可以小到几纳秒，而整流电流可以达到上百安培。同时还具有噪声低、检波灵敏度 商、稳定可罪等特点。在开关电源、整流滤波等电路中，作为商频、低压、大电流整流-极管、 续流二极管、保护二极管使用，或在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使 用。 虽然肖特基二极管有很多优点，但其反向击穿电压较低，目前大部分产品耐压都 在100V以下，限制了其在高压电路中的应用，像在开关电源（SMPS)和功率因数校正（PFC) 电路中功率开关器件的续流二极管、变压器次级用100V以上的高频整流二极管，都使用快 恢复二极管，但其开关速度在20纳秒以上，压降等参数也达不到肖特基的指标。因此市场 迫切需求更高反压肖特基二极管。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高反压肖特基二极管制造工艺，提高了肖特基二极管的反向电 压，替代开关电源（SMPS)和功率因数校正（PFC)电路中的快恢复二极管，提高了电路的开 关速度。 本专利技术提供了一种高反压肖特基二极管及其制造工艺，包括： 提供一种半导体材料片； 高反压肖特基二极管的终端设计成P+环结构； 高反压肖特基二极管的势垒金属采用NiPt合金。 进一步的，所述半导体材料片由N型半导体衬底和外延层组成。 进一步的，在制造 P+环前，半导体材料片需经过清洗、氧化、光刻、腐蚀工艺，制造 出高反压肖特基二极管的P+环图形。 进一步的，在所述半导体材料片表面制造出P+环图形后，通过硼（B)注入、推结氧 化工艺制造出高反压肖特基二极管的P+环。 进一步的，在所述半导体材料片表面制造出P+环后，通过光刻、腐蚀工艺制造出 高反压肖特基二极管的势垒层图形。 进一步的，在所述半导体材料片表面制造出势垒层图形后，通过溅射、合金、腐蚀 工艺制造出高反压肖特基二极管的势垒层。 进一步的，在所述半导体材料片表面制造出势垒层后，通过蒸发、光刻、腐蚀工艺 制造出高反压肖特基二极管的正面金属。 进一步的，在所述半导体材料片表面制造出正面金属后，通过减薄工艺去除半导 体衬底多余的部分。 进一步的，减薄工艺后，在所述半导体衬底背面通过蒸发工艺，制造出高反压肖特 基二极管的背面金属。 本专利技术通过采用NiPt合金作为势垒金属，并将器件的终端设计成P+环结构，提高 了肖特基二极管的反压。使肖特基二极管的应用扩展到高压电路领域，替代原有的快恢复 -极管，提1? 了电路的开关速度。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例的高反压肖特基二极管的剖面示意图。 图中：1-背面金属；2-半导体衬底；3-外延层；4-P+环；5-氧化层；6-势鱼层；7 正面金属。 【具体实施方式】 本专利技术的核心思想在于提供一种高反压肖特基二极管制造工艺，首先提供一种半 导体材料片（包括半导体衬底和外延层），在所述半导体材料片上制造 P+环，然后在所述半 导体材料片上溅射势垒层，接着在所述半导体材料片正面制造正面金属，最后在所述半导 体材料片背面减薄并蒸发背面金属。通过以上的工艺步骤，最终制造出的高反压肖特基二 极管的反压大于200V，替代开关电源（SMPS)和功率因数校正（PFC)电路中的快恢复二极 管，并提1? 了电路的开关速度。 下面结合具体的实施方案以及图1对本专利技术做进一步的说明。根据下面说明和要 求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精确的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术具体实施例的目的。 本实施例中，选用N型外延片作为半导体材料片，其中包括半导体衬底2和外延层 3。半导体衬底2在制造过程中起到机械支撑的作用，为了减少导通时的压降，优选是重掺 杂的衬底；外延层3是器件层，与普通半导体材料相比，外延层3的缺陷更少，制造出的器件 成品率更高。较佳的，为了满足反压大于150V，外延层3的厚度为13. 5-15. 5 μ m，电阻率控 制在 4-5. 5 Ω · cm。 接下来进行高反压肖特基二极管的制造。 首先，进行氧化层生长。具体的，将半导体材料片进行超声处理，进行3#液清洗、 漂酸、冲水、甩干。本实施例中所述半导体材料片包括半导体衬底2和外延层3,所述半导 体衬底2为N形半导体衬底。将半导体材料片放入氧化炉中生长厚度为7000-10000A的氧 化层5。其中3#液清洗条件是温度为110°C，时间为10-15分钟，漂酸是为了去除自然氧化 层，可采用本领域技术人员常用的酸液进行漂酸工艺。 其次，进行一次光刻腐蚀制造出P+环的图形，之后进行B注入。在要形成P+环的 区域注入硼（B)原子。然后，进行推结氧化工艺。推结氧化工艺是将B原子扩散到器件内 部，形成P+环4,作为器件的终端结构，提高产品耐压。本实施例中，进行推结前氧化工艺前 先使用3#液清洗半导体材料片，去除表面杂质。 然后，通过氧化工艺形成厚度为4000-5000A的氧化层，为势垒层的制造做准备。 接下来，进行二次光刻腐蚀，将待形成势垒层6的区域上的氧化层腐蚀掉，暴露出 部分外延层3。 接下来，进行势垒层6的溅射。在所述半导体材料片表面溅射势垒金属。常见的 势鱼金属有Pt、Mo、Cr，实验发现，Pt势鱼在相同条件下漏电流更低，因此选用Pt作为势鱼 金属，同时为了连续调整势垒高度，以优化肖特基的电性参数，在Pt中掺杂适量的Ni。最 终确定使用NiPt合金材料作为本专利技术实施例的势垒金属，优选Ni的含量为30-45%之间。 溅射厚度例如000-2000A。 接下来，进行一次合金工艺，使势垒金属与半导体材料片形成势垒层6。之后将未 形成势垒层6的势垒金属通过腐蚀工艺去除。优选的，腐蚀液使用王水。 接下来，进行正面金属化工艺。在所述氧化层5和势垒层6表面依次蒸发V、Ni、 A1，作为正面金属7。由于A1中自由电子较多，与势垒层6直接接触，会影响器件的电参数， 因此优选的采用多层金属结构。从下至上依次为V、Ni和A1，其中，V作为接触层，Ni作为 阻挡层，AL作为导电层。提高了器件的可靠性。 接下来，在进行完上述的正面金属化工艺后，进行三次光刻腐蚀。制造出肖特基二 极管的正面金属7的图形。 接下来，进行二次合金，增强正面金属与氧化层5和势垒层6的粘附性。 接下来，进行背面减薄工艺。将半导体衬底2的厚度减薄。器件在制造过程中，半 导体衬底2主要起到机械支撑的作用，做完二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高反压肖特基二极管制造工艺，其特征在于，包括：提供半导体材料片；在所述半导体材料片上制造P+环作为高反压肖特基二极管的终端；在所述半导体材料片上使用NiPt材料制造势垒层，进而制造出高反压肖特基二极管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙芳魁，袁晓飞，徐榕滨，姜巍，张伟，贺鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工大华生电子有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23