复合快恢复二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合快恢复二极管的制备方法，(1)、氧化、光刻有源区，(2)、N型杂质离子注入，(3)、N推结，(4)、P区注入窗口形成，(5)、P型杂质离子注入，(6)、推结；(7)、肖特基区形成；(8)、金属膜淀积；(9)、背面减薄；(10)、背面金属化，制得复合快恢复二极管。本发明专利技术复合快恢复二极管具有正向压降一致性好、雪崩耐量能力高、恢复特性好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合快恢复二极管及其制备方法，属于快恢复二极管

技术介绍
目前制作具有软恢复特性的快恢复二极管，其有源区一般为整体肖特基结构或PIN结构。单纯肖特基二极管由于是多子器件具有通态压降小且一致性好，反向恢复时间trr很快的优点，但也存在着击穿电压低（最高能到300V），高温漏电流大，雪崩耐量UIS能力差，抗静电放电ESD能力弱等缺点。而PIN二极管具有通态压降小，击穿电压高，雪崩耐量UIS能力好，抗静电放电ESD能力强，高温漏电小的优点。但由于该器件为双极器件，反向恢复时间长，大部分采用重金属掺杂技术控制少子寿命，造成其通态压降一致性差，均流特性不好，并联使用时需要分档，失效率偏高。再则，目前的PIN二极管无N型的电荷积累区的结构，PIN结二极管反向恢复过程中，载流子快速从基区抽出，在N-N+结形成的第二雪崩电场极易被提高，造成UIS能力下降，造成器件可靠性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种正向压降一致性好、雪崩耐量能力高、恢复特性好的复合快恢复二极管及其制备方法。本专利技术为达到上述目的的技术方案是：一种复合快恢复二极管的制备方法，其特征在于：(1)、氧化、光刻有源区：对带有外延层的硅片清洁处理后进行氧化处理，在硅片正面形成场氧化层，然后在硅片正面经光刻、腐蚀出有源区窗口；(2)、N型杂质离子注入：用离子注入机将N型杂质离子注入到有源区，注入能量为：100～500kev，注入剂量1E12～5E14cm-2；(3)、N推结：将硅片放入高温扩散炉中对N型杂质离子进行推结以形成N型的电荷积累区，在推结过程中通入氧气，在有源区内形成的氧化层；(4)、P区注入窗口形成：在有源区内经光刻胶曝光、腐蚀出三个以上的P型注入窗口；(5)、P型杂质离子注入：用离子注入机将P型离子注入到有源区并形成三个以上的P型区，注入能量为：30～180kev，注入剂量1E13～5E15cm-2；(6)、推结：将硅片置入高温扩散炉中，对P型区及电荷积累区进行推结，并光刻腐蚀干净有源区内的氧化层；(7)、肖特基区形成：用Ni和Pt、或Mo、或Pd用溅射或蒸发在硅片正面形成过渡金属膜，经合金和剥离后形成肖特基接触，在各P型区之间形成肖特基区；(8)、金属膜淀积：再在硅片正面溅射或蒸发或电镀金属膜，经光刻、合金形成欧姆接触；(9)、背面减薄：用磨片机或喷砂将硅片背面减薄至所需厚度；(10)、背面金属化：用蒸发或溅射法在硅片背面制作背面金属层，形成金属阴极层，制得复合快恢复二极管。其中：所述的P型区与电荷积累层区之间的距离在所述N型杂质离子在推结过程中结深控制在2-8μm，所述P型离子推结过程中结深控制在2-7μm。本专利技术的复合快恢复二极管，其特征在于：包括依次相连接的金属阴极层、N+衬底层、N-型外延层以及场氧化层和金属阳极层，场氧化层上具有有源区窗口，N-型外延层位于有源区窗口处间隔设有三个以上的P型区及与各P型区连接的肖特基区，且N-型外延层内还具在各有P型区下部的电荷积累区，金属阳极层穿过有源区窗口与P型区和肖特基区连接。本专利技术采用上述技术方案后具有如下优点：1、本专利技术的复合快恢复二极管将PIN结构与肖特基结构有机的结合在一起，由于肖特基区为多子器件，无少子注入，不需要少子寿命控制技术，使二极管的正向压降一致性大大提高。在大电流下，由于PIN中P区对基区的电导调制效应，器件的通态压降降低，反向截止时，PIN结构形成更宽的耗尽区，将肖特基区屏蔽，使击穿电压大大高于单纯肖特基二极管，通态压降介于肖特基和PIN二极管之间，且一致性非常好，能继承了肖特基和PIN二极管的双重优点，克服了各自的缺点，可以获得很好的电学特性和可靠性。2、本专利技术的复合快恢复二极管采用电荷积累区，使得器件在反向恢复时，NN+结形成的第二雪崩电场被拉低，使得器件的雪崩耐量UIS提高，可以提高器件原来的UIS能力的2～10倍，抗抗静电放电ESD能力强，同时由于电中性原理，电荷积累区会吸引空穴电荷到漂移区，进一步降低通态压降。3、本专利技术采用电荷积累区，在大电流情况下从P区注入的部分少子被电荷积累区吸收，降低其向漂移区注入的空穴电荷量，降低了恢复时间；在快恢复时，电荷积累区将这部分吸收的少子提供软恢复的拖尾电流，保持了软恢复特性。4、本专利技术在N-型外延层内增加N型的电荷积累区，可以进一步提升雪崩耐量UIS能力，吸引空穴电荷到漂移区，降低导通压降，进一步提高器件的可靠性。5、本专利技术无需增加新设备，仅通过工艺调整得到新结构，获取正向压降一致性好、UIS能力高、软恢复特性好的快恢复二极管，便于工业化生产。附图说明下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的详细描述。图1是本专利技术复合快恢复二极管的结构示意图。其中：1—场氧化层，2—有源区窗口，3—P型区，4—肖特基区，5—电荷积累区，6—金属阳极层，7—N-型外延层，8—衬底层，9—金属阴极层。具体实施方式见图1所示，本专利技术的复合快恢复二极管的制备方法，(1)、氧化、光刻有源区：对带有外延层的硅片清洁处理后进行氧化处理，在硅片正面形成场氧化层，然后在硅片正面经光刻、腐蚀出有源区窗口，该硅片为N+型衬底硅片。(2)、N型杂质离子注入：用离子注入机将N型杂质离子注入到有源区，注入能量为：100～500kev，注入剂量1E12～5E14cm-2。(3)、N推结：将硅片放入高温扩散炉中对N型杂质离子进行推结以形成电荷积累区，电荷积累区的N型杂质离子浓度高于外延层的N型杂质离子浓度，外延层的N型杂质离子的推结过程中结深控制在2～8μm，本专利技术在推结过程中通入氧气，在有源区内形成的氧化层，如该氧化层的厚度在如在或(4)、P区注入窗口形成：在有源区内经光刻胶曝光、腐蚀出三个以上的P型注入窗口。(5)、P型杂质离子注入：用离子注入机将P型离子注入到有源区并形成三个以上的P型区，注入能量为：30～180kev，注入剂量1E13～5E15cm-2。(6)、推结：将硅片置入高温扩散炉中，对P型区及电荷积累区进行推结，P型离子推结过程中结深控制在2～7μm，使P型区与电荷积累层区之间的距离在最好P型区与电荷积累层区之间的距离控制在如距离控制在并光刻腐蚀干净有源区内的氧化层。(7)、肖特基区形成：用Ni和Pt、或Mo、或Pd用溅射或蒸发在硅片正面形成过渡金属膜，经合金后和剥离后形成肖特基接触，在各P型区之间形成肖特基区。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合快恢复二极管的制备方法，其特征在于：(1)、氧化、光刻有源区：对带有外延层的硅片清洁处理后进行氧化处理，在硅片正面形成场氧化层，然后在硅片正面经光刻、腐蚀出有源区窗口；(2)、N型杂质离子注入：用离子注入机将N型杂质离子注入到有源区，注入能量为：100～500kev，注入剂量1E12～5E14cm‑2；(3)、N推结：将硅片放入高温扩散炉中对N型杂质离子进行推结以形成N型的电荷积累区，在推结过程中通入氧气，在有源区内形成的氧化层；(4)、P区注入窗口形成：在有源区内经光刻胶曝光、腐蚀出三个以上的P型注入窗口；(5)、P型杂质离子注入：用离子注入机将P型离子注入到有源区并形成三个以上的P型区，注入能量为：30～180kev，注入剂量1E13～5E15cm‑2；(6)、推结：将硅片置入高温扩散炉中，对P型区及电荷积累区进行推结，并光刻腐蚀干净有源区内的氧化层；(7)、肖特基区形成：用Ni和Pt、或Mo、或Pd用溅射或蒸发在硅片正面形成过渡金属膜，经合金和剥离后形成肖特基接触，在各P型区之间形成肖特基区；(8)、金属膜淀积：再在硅片正面溅射或蒸发或电镀金属膜，经光刻、合金形成欧姆接触；(9)、背面减薄：用磨片机或喷砂将硅片背面减薄至所需厚度；(10)、背面金属化：用蒸发或溅射法在硅片背面制作背面金属层，形成金属阴极层，制得复合快恢复二极管。...

【技术特征摘要】
1.一种复合快恢复二极管的制备方法，其特征在于：
(1)、氧化、光刻有源区：对带有外延层的硅片清洁处理后进行氧化处理，在硅片正
面形成场氧化层，然后在硅片正面经光刻、腐蚀出有源区窗口；
(2)、N型杂质离子注入：用离子注入机将N型杂质离子注入到有源区，注入能量为：
100～500kev，注入剂量1E12～5E14cm-2；
(3)、N推结：将硅片放入高温扩散炉中对N型杂质离子进行推结以形成N型的电荷
积累区，在推结过程中通入氧气，在有源区内形成的氧化层；
(4)、P区注入窗口形成：在有源区内经光刻胶曝光、腐蚀出三个以上的P型注入窗
口；
(5)、P型杂质离子注入：用离子注入机将P型离子注入到有源区并形成三个以上的P
型区，注入能量为：30～180kev，注入剂量1E13～5E15cm-2；
(6)、推结：将硅片置入高温扩散炉中，对P型区及电荷积累区进行推结，并光刻腐
蚀干净有源区内的氧化层；
(7)、肖特基区形成：用Ni和Pt、或Mo、或Pd用溅射或蒸发在硅片正面形成过渡金
属膜，经合金和剥离后形成肖特基接触，在各P型区之间形成肖特基区；
(8)、金属膜淀积：再在硅片正面溅射或蒸发或电镀金属膜，经光刻、合金形成欧姆
接触；
(9)、背面减薄：用磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：林茂，张景超，戚丽娜，刘利峰，赵善麒，王晓宝，
申请(专利权)人：江苏宏微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32