一种快恢复二极管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种快恢复二极管的制备方法，包括：步骤S1，于衬底上形成外延层；步骤S2，于外延层表面两侧分别形成场氧化区；步骤S3，于外延层中形成多个第一注入区，第一注入区贯穿外延层至衬底中；步骤S4，于外延层中形成多个第二注入区，第二注入区分别位于第一注入区表面；步骤S5，于外延层中形成多个第三注入区，然后快速退火；步骤S6，背面减薄，然后于衬底背面形成第四注入区；步骤S7，于第四注入区中形成多个第五注入区；步骤S8，于第四注入区的下表面形成第六注入区；步骤S9，淀积形成正面金属层和背面金属层。有益效果：器件反向恢复时间短、反向恢复峰值电流小、反向恢复电荷少，且具有较软的反向恢复特性。有较软的反向恢复特性。有较软的反向恢复特性。

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复二极管的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种快恢复二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]快恢复二极管(Fast recovery diode，简称FRD)是一种开关特性好、反向恢复时间短的二极管，快速恢复二极管广泛应用于开关电源、逆变器、变频器、PWM脉宽调制器、电机、静电感应等电力电子

[0003]快恢复二极管的一个工作周期中包含正向恢复和反向恢复。正向恢复特性是指快速恢复二极管从正向导通开始到出现较高的瞬态压降，经过一定时间后才能处于稳定状态，该时间长短反映了正向恢复特性；反向恢复特性是指在较短的时间内，二极管能够从正向导通状态恢复到反向关断状态。
[0004]传统快恢复二极管在P型半导体和N型半导体材料之间加入一层低掺杂的本征半导体层，组成PIN结构的二极管，因中间本征层很薄且电阻率很高，导致反向恢复电荷很少，因此快速恢复二极管具有比普通二极管更短的反向恢复时间(trr)。而反向恢复时间的长短会直接影响整个电路系统的功耗，反向恢复时间越长，系统所浪费的功耗就越大，因此为了降低功耗，使用快速恢复二极管是一种有效的方法，尤其是在电力电子领域，为了提高运行效率和可靠性，要求快速恢复二极管要有较好的正向恢复特性和反向恢复特性。
[0005]随着电力电子技术的发展，采用上述传统工艺的快速恢复二极管已经不能满足新的应用需求，新应用要求快速恢复二极管不仅要有更短的反向恢复时间(trr)，还要求具有较软的恢复特性，如图1所示，软度因子S＝tf/ts，其中，tf为下降时间，ts为存储时间，S越大说明反向恢复特性越软。如果反向恢复太突然，则电流和电压将经历不良振荡。这种振荡可以导致有害噪声输出，如电源波纹和电磁干扰，甚至产生破坏性的电压尖峰信号，这些有害噪声极可能导致电路里的元器件的提前失效，是必要极力避免的。因此，在电力电子应用领域，具有软恢复特性的快速恢复二极管是非常具有应用价值的一类器件。
[0006]为了突破传统技术中存在的上述瓶颈和缺陷，本专利技术通过设计一种独特的快恢复二极管，同时兼具极佳的软恢复特性。

技术实现思路

[0007]为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种快恢复二极管的制备方法。
[0008]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
[0009]一种快恢复二极管的制备方法，包括：
[0010]步骤S1，提供一第一导电类型的衬底，于所述衬底上表面形成一具有第二导电类型的外延层；
[0011]步骤S2，于所述外延层表面两侧分别形成一场氧化区；
[0012]步骤S3，于所述外延层中形成多个第一导电类型的第一注入区，每一所述第一注入区贯穿所述外延层至所述衬底中；
[0013]步骤S4，于所述外延层中形成多个第一导电类型的第二注入区，每一所述第二注入区分别位于所述第一注入区表面；
[0014]步骤S5，于所述外延层的非第二注入区的区域形成多个第二导电类型的第三注入区，然后进行快速退火工艺；
[0015]步骤S6，于所述衬底上表面进行贴膜保护，然后对所述衬底背面研磨减薄，减薄后于所述衬底背面形成第一导电类型的第四注入区；
[0016]步骤S7，于所述第四注入区中形成多个第一导电类型的第五注入区；
[0017]步骤S8，于所述第四注入区的下表面形成第六注入区；
[0018]步骤S9，进行金属淀积，形成正面金属层和背面金属层。
[0019]优选地，所述第一注入区按照预设次数注入形成；
[0020]所述步骤S3中，所述第一注入区的注入元素为磷，注入剂量为1～5E13cm
‑
2，注入能量随着注入的所述预设次数依次降低。
[0021]优选地，所述步骤S3还包括：
[0022]于所述外延层表面通过光刻、刻蚀工艺形成一硅槽，然后于所述硅槽中淀积多晶硅层，形成所述所述第一注入区。
[0023]优选地，所述第一注入区的深度大于所述第二注入区的深度。
[0024]优选地，所述步骤S3中，每一所述第一注入区的宽度为1μm～1.5μm；
[0025]相邻的两个所述第一注入区间隔距离不小于一第一预设距离。
[0026]优选地，所述步骤S4中，每一所述第二注入区的宽度为1.5μm～2.5μm；
[0027]相邻的两个所述第二注入区间隔距离不小于一第二预设距离。
[0028]优选地，所述步骤S4中，所述第二注入区的注入元素为砷或磷，注入能量为60～100KeV，注入剂量为5E15～8E15cm
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2。
[0029]优选地，所述步骤S5中，所述第三注入区的注入元素为二氟化硼或硼，注入能量为80～100KeV，注入剂量为1E16～2E16cm
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2。
[0030]优选地，所述步骤S6中，所述第四注入区的注入元素为磷，注入能量为1～2MeV，注入剂量为1E14～1E15cm
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2；
[0031]所述步骤S7中，所述第五注入区的注入元素为为硼，注入能量为100～120KeV，注入剂量为1E15～5E15cm
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2。
[0032]优选地，所述步骤S8中，所述第六注入区的注入元素为砷或磷，注入能量为60～150KeV，注入剂量为5E15～2E16cm
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2。
[0033]本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
[0034]采用本专利技术制备方法制备得到快恢复二极管，其不仅具有反向恢复时间短、反向恢复峰值电流小、反向恢复电荷少的特点，而且还具有较软的反向恢复特性，具有很强的应用价值和经济效益。
附图说明
[0035]图1为现有技术中，快恢复二极管的反向恢复特性曲线的示意图；
[0036]图2为本专利技术较佳实施例中，快恢复二极管的制备方法的流程示意图；
[0037]图3
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11为本专利技术较佳实施例中，制备方法中各步骤的示意图；
[0038]图12为采用本专利技术制备方法制备得到的快恢复二极管的反向恢复特性曲线的示意图。
[0039]附图标记说明：
[0040]1、衬底；2、外延层；3、场氧化区；4、第一注入区；5、第二注入区；6、第三注入区；7、第四注入区；8、第五注入区；9、第六注入区；10、正面金属层；11、背面金属层。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0043]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快恢复二极管的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，提供一第一导电类型的衬底，于所述衬底上表面形成一具有第二导电类型的外延层；步骤S2，于所述外延层表面两侧分别形成一场氧化区；步骤S3，于所述外延层中形成多个第一导电类型的第一注入区，每一所述第一注入区贯穿所述外延层至所述衬底中；步骤S4，于所述外延层中形成多个第一导电类型的第二注入区，每一所述第二注入区分别位于所述第一注入区表面；步骤S5，于所述外延层的非第二注入区的区域形成多个第二导电类型的第三注入区，然后进行快速退火工艺；步骤S6，于所述衬底上表面进行贴膜保护，然后对所述衬底背面研磨减薄，减薄后于所述衬底背面形成第一导电类型的第四注入区；步骤S7，于所述第四注入区中形成多个第一导电类型的第五注入区；步骤S8，于所述第四注入区的下表面形成第六注入区；步骤S9，进行金属淀积，形成正面金属层和背面金属层。2.根据权利要求1所述的快恢复二极管的制备方法，其特征在于，所述第一注入区按照预设次数注入形成；所述步骤S3中，所述第一注入区的注入元素为磷，注入剂量为1～5E13cm
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2，注入能量随着注入的所述预设次数依次降低。3.根据权利要求1所述的快恢复二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：于所述外延层表面通过光刻、刻蚀工艺形成一硅槽，然后于所述硅槽中淀积多晶硅层，形成所述所述第一注入区。4.根据权利要求1所述的快恢复二极管的制备方法，其特征在于，所述第一注入区的深度大于所述第二注入区的深度。5.根据权利要求1所述的快...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋骞苑，赵德益，吕海凤，张啸，王允，郝壮壮，胡亚莉，李佳豪，张彩霞，
申请(专利权)人：上海维安半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：