功率二极管的制备方法技术

本发明专利技术提供一种功率二极管的制备方法，包括：提供衬底，生长N型层；形成终端保护环；形成氧化层，对所述终端保护环进行推结；形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层；形成N型重掺杂区；形成P+区；对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口；形成P型体区；进行热退火，激活注入的杂质；进行正面金属化及背面金属化处理。上述功率二极管的制备方法，通过离子轰击对注入形成P型体区时作为掩蔽层的光刻胶进行刻蚀从而扩大光刻窗口，可以通过调整离子轰击时间来控制多晶硅光刻胶的特征尺寸以调节P型体区的长度即MOS沟道的长度，优化器件的反向漏电流与正向压降的关系。

【技术实现步骤摘要】
功率二极管的制备方法
本专利技术涉及本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种功率二极管的制备方法。
技术介绍
二极管是一种发展迅速、应用广泛的电力电子器件。二极管根据其用途可以分为整流二极管、检波二极管、限幅二极管等。传统的整流二极管主要有PN结二极管和肖特基二极管两类。其中PN结二极管正向压降较大，反向恢复时间较长；肖特基二极管正向压降小，反向恢复时间短，但其反向漏电流相对较高。传统制备方法制备过程成本较高。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可以优化反向漏电流与正向压降之间的关系的功率二极管的制备方法。一种功率二极管的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底的正面生长N型层；在所述N型层的正面形成终端保护环；在所述N型层的正面表面形成氧化层，对所述终端保护环进行推结；用有源区光刻板光刻并刻蚀掉有源区区域的所述氧化层，去胶后，在所述有源区区域的所述N型层的正面形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层；用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区；以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区；对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口；以所述光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区；进行热退火，激活注入的杂质；进行正面金属化及背面金属化处理。在其中一个实施例中，所述对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口的步骤中，所述离子为氧离子，被刻蚀去除的光刻胶为所述光刻窗口边缘起200～6000埃的宽度范围内的光刻胶。在其中一个实施例中，所述在所述N型层的正面形成终端保护环的步骤包括：在所述N型层的正面表面形成薄垫氧化层，用终端保护环光刻板进行光刻，以光刻胶作为掩蔽层注入P型离子，在所述薄垫氧化层下方形成P型终端保护环。在其中一个实施例中，所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，被刻蚀去除的硅厚度为0.15～0.3μm。在其中一个实施例中，所述用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区的步骤中，所述N型离子为砷离子；所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述P型离子包括硼离子和BF2；所述以所述光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区的步骤中，所述P型离子为硼离子。在其中一个实施例中，所述用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区的步骤中，所述砷离子注入能量为30～50KeV，注入剂量为1×1015～1×1016㎝-2；所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述硼离子注入剂量为1×1013～5×1013㎝-2，注入能量为80～100KeV，BF2注入能量为20～40KeV，注入剂量为6×1014～1×1015㎝-2；所述以所述光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区的步骤中，所述硼离子注入能量为30～50KeV，注入剂量为1×1013～5×1013㎝-2。在其中一个实施例中，所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述P型离子是分为多次进行注入。在其中一个实施例中，所述推结的温度小于或等于1100℃，时间为60～200分钟，且在无氧环境下进行。在其中一个实施例中，所述衬底为晶向<100>的N型硅片。在其中一个实施例中，在N型层的正面表面形成的所述氧化层的厚度为1000～5000埃。上述功率二极管的制备方法，通过离子轰击对注入形成P型体区时作为掩蔽层的光刻胶进行刻蚀从而扩大光刻窗口，可以通过调整离子轰击时间来控制多晶硅光刻胶的特征尺寸以调节P型体区的长度即MOS沟道的长度，优化器件的反向漏电流与正向压降的关系，降低二极管正向导通压降的同时减小反向漏电流。同时可以省去P阱光刻版及相应的光刻流程，节省成本。附图说明图1为一实施例中功率二极管的制备方法的流程图；图2～图9为一实施例中采用功率二极管的制备方法制备的功率二极管在制备过程中的局部剖视图；图10为一实施例中功率二极管的制备方法制备得到的功率二极管剖视图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。如图1所示，为一实施例的功率二极管的制备方法的流程图。该制备方法包括如下步骤。步骤S102，提供衬底，在衬底的正面生长N型层。衬底10的材质可以为硅、碳化硅、砷化镓、磷化铟或者锗硅等半导体材料。在本实施例中，衬底10为晶向<100>的N型硅片。在本实施例中，在衬底10的正面（形成功率二极管的正面结构的一面）外延生长一定厚度以及电阻率的N型层20。N型层20的厚度为3～20μm，电阻率为0.5～10Ω·cm。N型层20的厚度根据需要制备的功率二极管对耐压的需求进行设定。在一个实施例中，当功率二极管为100V耐压的器件时，其厚度为10μm，电阻率为2Ω·cm。S104，在N型层的正面形成终端保护环。在N型层20的正面表面生成薄垫氧化层30。然后采用终端保护环（ring）光刻板进行光刻，以光刻胶40为掩蔽层注入P型离子，在薄垫氧化层30下方形成P型终端保护环（Pring）。图2中示出了三个终端保护环31、32以及33，其中终端保护环31处于有源区区域，终端保护环32部分位于有源区区域。在其他的实施例中，终端保护环的数量并不限于本实施例的终端保护环的数量，可以根据器件实际需要进行选择和设置。在本实施例中，注入的P型离子301为硼离子，注入能量为50～80KeV，注入剂量为1×1013～1×1014㎝-2。在其他的实施例中，也可以用其他的P型离子进行替代。图2为完成步骤S104后的功率二极管的局部剖视图。S106，在N型层的正面表面形成氧化层，对终端保护环进行推结。去除光刻胶40后，在N型层20的正面表面淀积厚度为1000～5000埃的氧化层50，并对终端保护环进行推结。图3为完成步骤S106后的功率二极管的局部剖视图。在本实施例中，推结过程为无氧环境，温度小于或等于1100℃，时间为60～200分钟。为节约成本，在其他的实施例中，可以将本步骤中形成氧化层50和推结过程结合为有氧推结热过程。S108，用有源区光刻板光刻并刻蚀掉有源区区域的氧化层，形成栅氧化层，在栅氧化层上淀积形成多晶硅层。在需要制备器件的区域采用有源区光刻板（active光刻板）进行有源区刻蚀。刻蚀掉有源区区域的氧化层50后，去除光刻胶，热生长形成栅氧化层60，并在栅氧化层60上淀积多晶硅，形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率二极管的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底的正面生长N型层；在所述N型层的正面形成终端保护环；在所述N型层的正面表面形成氧化层，对所述终端保护环进行推结；用有源区光刻板光刻并刻蚀掉有源区区域的所述氧化层，去胶后，在所述有源区区域的所述N型层的正面形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层；用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区；以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区；对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口；以所述光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区；进行热退火，激活注入的杂质；进行正面金属化及背面金属化处理。

【技术特征摘要】
1.一种功率二极管的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底的正面生长N型层；在所述N型层的正面形成终端保护环；在所述N型层的正面表面形成氧化层，对所述终端保护环进行推结；用有源区光刻板光刻并刻蚀掉有源区区域的所述氧化层，去胶后，在所述有源区区域的所述N型层的正面形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层；用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区；以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和N型层刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区；对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口；以所述光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区；进行热退火，激活注入的杂质；进行正面金属化及背面金属化处理；其中，所述N型重掺杂区位于所述P型体区内，所述P型体区下方设有P+区。2.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述对圆片进行离子轰击，刻蚀所述光刻胶，扩大所述光刻窗口的步骤中，所述离子为氧离子，被刻蚀去除的光刻胶为所述光刻窗口边缘起200～6000埃的宽度范围内的光刻胶。3.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述N型层的正面形成终端保护环的步骤包括：在所述N型层的正面表面形成薄垫氧化层，用终端保护环光刻板进行光刻，以光刻胶作为掩蔽层注入P型离子，在所述薄垫氧化层下方形成P型终端保护环。4.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和N型层刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，被刻蚀去除的硅厚度为0.15～0.3μm。5.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述用多晶硅光刻板光刻，形成光刻窗口，通过所述光刻窗口刻蚀所述多晶硅层，并以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王根毅，钟圣荣，邓小社，周东飞，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32