一种快恢复半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种快恢复半导体器件及其制作方法，制作方法包括以下步骤：提供一半导体基底，半导体基底包括第一导电类型漂移区；在漂移区之上形成氧化层，氧化层在漂移区中界定出有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区；自漂移区上表面注入能量范围为100KEV～150KEV的第二导电类型离子，以在漂移区形成第二导电类型阱区；对第二导电类型阱区进行推结到指定深度；在所述终端耐压结构区边缘远离主结第二导电类型增强区一侧形成第一导电类型截止环。本发明专利技术通过采用高能量离子进行注入的工艺，可同时完成第二导电类型阱区的注入与第一导电类型漂移区缺陷的引入，降低了少子寿命，从而改善了反向恢复特性，提高了软度因子，并降低了生产成本。并降低了生产成本。并降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复半导体器件及其制作方法


[0001]本专利技术涉及功率半导体器件
，尤其涉及一种快恢复半导体器件及其制作方法。

技术介绍

[0002]快恢复二极管(FRD)具有开关特性好、反向恢复时间短、正向电流大、反向耐压高等特点。它作为一种重要的功率半导体器件，常作为开关在电子电路中使用，也常与MOSFET、IGBT并联，起续流等作用，以通过负载中的无功电流，起续流等作用。故改善FRD的开关特性十分重要，其中最关键的就是其反向恢复特性。
[0003]为使二极管的反向恢复速度加快，降低漂移区的少数载流子寿命是十分必要的。目前常用的方法是重金属扩散(如扩金、扩铂)或电子辐照技术。它们的原理是在二极管的漂移区内形成缺陷，降低漂移区的少子寿命，进而减小反向恢复时间trr，增大软度因子S。
[0004]传统的FRD制备工艺中，在制备半导体器件正面结构时，采用低能P型离子硼注入至位于N型硅衬底上的N型外延层内，形成P阱。为控制FRD的少子寿命、减小反向恢复时间trr，会引入电子辐照或重金属扩散工艺，在漂移区内造成一定的缺陷，从而改善其反向恢复特性，提高了软度因子，但这样就会造成工艺成本的增加。
[0005]但是，目前电子辐照的成本较高且长期可靠性差，扩金漏电流太大，而扩铂虽漏电小，但通态电压高且可靠性差。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种快恢复半导体器件的制作方法，改善了快恢复二极管的反向恢复时间不够低不够理想的问题，减小了反向恢复时间trr，提高软度因子S，同时还降低了成本。
[0007]本专利技术提供了一种快恢复半导体器件的制作方法，包括以下步骤：
[0008]提供一半导体基底，所述半导体基底包括第一导电类型漂移区；
[0009]在所述漂移区之上形成氧化层，对所述氧化层图形化显露所述漂移区的部分上表面，以在所述氧化层下方的所述漂移区中界定出有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区；
[0010]自所述漂移区上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，以在所述漂移区形成第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区包括在所述有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环；
[0011]对所述第二导电类型阱区进行推结到指定深度；
[0012]在所述终端耐压结构区边缘远离主结第二导电类型增强区一侧形成第一导电类型截止环。
[0013]在本专利技术的实施例中，
[0014]所述注入指定能量范围为100KEV～150KEV。
[0015]在本专利技术的实施例中，
[0016]所述在所述漂移区之上形成氧化层，对所述氧化层图形化显露所述漂移区的部分上表面，以在所述氧化层下方的所述漂移区中界定出有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区；自所述漂移区上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，以在所述漂移区形成第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区包括在所述有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环，包括如下步骤：
[0017]在所述漂移区之上形成第一氧化层，对所述第一氧化层图形化，以显露所述漂移区中有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区的至少部分上表面；
[0018]在图形化后的所述第一氧化层之上、所述漂移区中有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区显露部分的上表面上形成第二氧化层，对所述第二氧化层图形化以显露所述漂移区中有源区的上表面；
[0019]在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区之上形成第三氧化层；
[0020]自所述第三氧化层上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，在所述漂移区的有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述漂移区的终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环。
[0021]在本专利技术的实施例中，
[0022]所述在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区之上形成第三氧化层，包括：
[0023]在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区的主结第二导电类型增强区之上先形成初始厚度的第三氧化层，然后再继续生长到指定厚度。
[0024]在本专利技术的实施例中，
[0025]所述半导体基底的材质包括硅或碳化硅；
[0026]所述第一、第二和第三氧化层的材质包括二氧化硅；
[0027]所述第二导电类型离子包括硼离子；
[0028]所述第一导电类型离子包括磷离子。
[0029]在本专利技术的实施例中，
[0030]制备所述第一氧化层形成的厚度范围为1.0μm～1.5μm；
[0031]制备所述第二氧化层形成的厚度范围为1.0μm～4μm；
[0032]制备所述第三氧化层形成的初始厚度范围为0.1μm～0.2μm，指定厚度范围为0.5μm～1μm；
[0033]进行所述主结第二导电类型增强区以及至少一个第二导电类型增强耐压环的推结形成指定深度范围为6μm～9μm；
[0034]所述推结工艺采用的温度范围为750～1000℃，时间范围为30min～50min。
[0035]在本专利技术的实施例中，
[0036]还包括以下步骤：
[0037]在所述主结第二导电类型增强区的上表面上、在所述第二导电类型增强耐压环的上表面上、在第一导电类型增强截止环的上表面上以及所述氧化层上淀积形成介质层并达到指定厚度；
[0038]去除所述主结第二导电类型增强区上表面的所述氧化层和所述介质层形成第一接触孔，并在所述第二导电类型增强耐压环以及在所述第一导电类型增强截止环区域进行接触孔刻蚀形成第二接触孔，并填充所述第一和第二接触孔；
[0039]在所述第一接触孔和所述第二接触孔的填充物之上沉积正面金属层，且所述金属层显露所述第二导电类型增强耐压环和所述第一导电类型增强截止环上的部分所述介质层；
[0040]在所述正面金属层和未被所述正面金属层覆盖的所述介质层上形成图形化钝化层，所述钝化层显露所述正面金属层的部分上表面；
[0041]在所述半导体基底下表面制备背面金属层。
[0042]在本专利技术的实施例中，
[0043]所述介质层材质包括硼磷硅玻璃，所述形成介质层指定厚度的范围为0.6μm～0.7μm；
[0044]所述接触孔内填充物包括钨。
[0045]所述钝化层材质包括聚酰亚胺；
[0046]所述正面金属层和背面金属层材质包括铝、钛、镍、银或铝铜合金中至少一种。
[0047]在本专利技术的实施例中，
[0048]所述半导体基底包括第一导电类型的晶圆基片，或所述半导体基底包括衬底及在衬底之上从下到上依次形成的第一导电类型缓冲层和第一导电类型漂移区。
[0049]本专利技术还提供了一种快恢复半导体器件，包括：
[0050]半导体基底，所述半导体基底包括第一导电类型漂移区；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半导体基底，所述半导体基底包括第一导电类型漂移区；在所述漂移区之上形成氧化层，对所述氧化层图形化显露所述漂移区的部分上表面，以在所述氧化层下方的所述漂移区中界定出有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区；自所述漂移区上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，以在所述漂移区形成第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区包括在所述有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环；对所述第二导电类型阱区进行推结到指定深度；在所述终端耐压结构区边缘远离主结第二导电类型增强区一侧形成第一导电类型截止环。2.根据权利要求1所述的快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，所述注入指定能量范围为100KEV～150KEV。3.根据权利要求1所述的快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，所述在所述漂移区之上形成氧化层，对所述氧化层图形化显露所述漂移区的部分上表面，以在所述氧化层下方的所述漂移区中界定出有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区；自所述漂移区上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，以在所述漂移区形成第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区包括在所述有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环，包括如下步骤：在所述漂移区之上形成第一氧化层，对所述第一氧化层图形化，以显露所述漂移区中有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区的至少部分上表面；在图形化后的所述第一氧化层之上、所述漂移区中有源区和位于所述有源区区域外围的终端耐压结构区显露部分的上表面上形成第二氧化层，对所述第二氧化层图形化以显露所述漂移区中有源区的上表面；在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区之上形成第三氧化层；自所述第三氧化层上表面注入指定能量范围的第二导电类型离子，在所述漂移区的有源区形成至少一个主结第二导电类型增强区以及在所述漂移区的终端耐压结构区形成至少一个第二导电类型增强耐压环。4.根据权利要求3所述的快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，所述在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区之上形成第三氧化层，包括：在图形化后的所述第二氧化层之上和所述漂移区中有源区的主结第二导电类型增强区之上先形成初始厚度的第三氧化层，然后再继续生长到指定厚度。5.根据权利要求4所述的快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，所述半导体基底的材质包括硅或碳化硅；所述第一、第二和第三氧化层的材质包括二氧化硅；所述第二导电类型离子包括硼离子；所述第一导电类型离子包括磷离子。
6.根据权利要求5所述的快恢复半导体器件的制作方法，其特征在于，制备所述第一氧化层形成的厚度范围为1.0μm～1.5μm；制备所述第二氧化层形成的厚度范围为1.0μm～4μm；制备所述第三氧化层形成的初始厚度范围为0.1μm～0.2μm，指定厚度范围为0.5μm～1μm；进行所述主结第二导电类型增强区以及至少一个第二导电类型增强耐压环的推结形成指定深度范围为6μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：温珂，曾丹，史波，林苡任，
申请(专利权)人：珠海零边界集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：