本发明专利技术公开了一种新型高电流密度快恢复二极管结构及其制作方法，可用于大电流、快恢复二极管的生产，属于功率半导体器件领域。其技术特点：采用挖槽技术，在芯片正面有源区处挖槽，槽间距依器件性能参数做相应调整，然后用掺硼多晶硅淀积，推结形成器件带槽阳极区；对单晶片背面采用真空蒸铂后退火方法，引入符合中心获得较好的快恢复特性；终端区域与常规器件一致，采用场环结构。和现有技术相比，采用本发明专利技术在单位芯片面积内可显著提高器件电流密度，增加器件电流容量；相同电流指标器件，可有效减小器件有源区面积，提高圆片利用率，增加经济效益；重掺杂的多晶硅可与N型芯片形成欧姆接触，提高器件可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型高电流密度快恢复二极管结构其制作方法，属于功率半导体 器件
技术介绍
快恢复二极管由于具有开关性能好、反向恢复时间短、正向电流大、反向耐压高、 体积小、安装简便等优点，广泛地应用于脉宽调制器、开关电源、不间断电源等装置中，作高 频、高压、大电流整流、续流及保护用，已成为应用装置中不可或缺的组成部分。 功率半导体器件的研宄和发展，使得快恢复二极管向着大容量、高频、高效、高可 靠性及更低成本的方向不断发展。 在快恢复二极管的制造中，减小反向恢复时间的方法是在器件内部引入复合中 心。目前广泛使用的技术手段为轻离子辐照和贵金属掺杂。贵金属掺杂是通过向器件中掺 杂金、铂等重金属杂质作为复合中心，减小少子寿命，以达到缩小反向恢复时间的目的。 资料显示现有常规快恢复二极管大都采用平面结工艺制作，此种器件电流密度有 限，在相同结面积下大大限制了其电流容纳能力。采用轻离子辐照技术产生的主缺陷能级 匕为Et= E c-0. 42eV，靠近硅材料禁带中央，器件反向偏置时漏电较大，式中Ec导带能级。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种新型高电流密度快恢复 二极管结构及其制作方法，通过芯片正面挖槽，然后淀积掺硼多晶硅推结形成器件阳极区 方案，形成带槽阳极区，有效解决了常规平面结结构电流密度有限的问题，提高器件的电流 密度。 本专利技术解决的技术方案为：一种新型高电流密度快恢复二极管结构，包括N型衬 底、场环终端结构、和钝化层，该场环终端结构位于衬底的边缘内侧，钝化层覆盖在场环终 端结构上，N型衬底的正面挖有多个沟槽，多个沟槽之间有一定间距，将掺硼多晶硅淀积回 填凹槽，使掺硼多晶硅覆盖于有源区表面，退火推结形成带槽阳极区，即有源区；通过在N 型衬底的背面进行铂淀积退火扩散工艺，使铂离子均匀分布于衬底中。 所述场环终端结构包括多个场环和截止环，截止环中套有多个场环，且多个场环 间有一定间距，截止环最靠近N型衬底的边缘。 所述的多个沟槽沟为长条形，槽深为1~20 μ m、槽宽为2~10 μ m。 所述的多个沟槽之间的间距为小于两倍耗尽区宽度。 所述的有源区表面覆盖的掺硼多晶硅的厚度为3~5 μπι。 -种新型高电流密度快恢复二极管结构的制作方法，包括步骤如下： (1)在N型芯片正面，通过干法刻蚀的方法挖多个沟槽； (2)将掺硼多晶硅淀积回填在步骤（1)的多个沟槽后，高温推结形成器件阳极区， 即有源区； (3)在步骤（1)的N型芯片的边缘设置场环终端结构，该场环终端结构包括多个场 环和截止环，截止环中套有多个场环，且多个场环间有一定间距，截止环最靠近N型衬底的 边缘； (4)在步骤（3)的场环终端结构上，通过离子增强型化学气相淀积PECVD制作钝化 层。 所述步骤（1)的挖沟槽深度为2-20 μπκ槽宽为2-10 μπκ槽间距为小于两倍耗尽 区宽度（耗尽区为，向该二极管加反向偏压时，在PN结出空间电荷被耗尽，产生耗尽区，由 于N型衬底掺杂浓度较低，耗尽主要在N型衬底展开）。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)本专利技术通过芯片挖槽技术结合掺硼多晶硅淀积形成带槽阳极区，和现有技术 比在相同芯片的前提下有效增大器件结面积，提高器件电流密度，增加器件电流容量。 (2)本专利技术通过重掺杂多晶硅推结，可与N型衬底形成良好的欧姆接触，与现有技 术相比可有效提高器件可靠性。 (3)本专利技术通过背面真空蒸铂后退火引入符合中心，形成器件寿命控制，与现有辐 照寿命控释相比能够有效降低器件漏电。 (4)本专利技术可用于大电流、快恢复二极管的生产，属于功率半导体器件领域。其技 术特点：采用挖槽技术，在芯片正面有源区处挖槽，槽间距依器件性能参数做相应调整，然 后用掺硼多晶硅淀积，推结形成器件带槽阳极区；对单晶片背面采用真空蒸铂后退火方法， 引入符合中心获得较好的快恢复特性；终端区域与常规器件一致，采用场环结构。 (5)本专利技术和现有技术相比，采用本专利技术在单位芯片面积内可显著提高器件电流 密度，增加器件电流容量；相同电流指标器件，可有效减小器件有源区面积，提高圆片利用 率，增加经济效益；重掺杂的多晶硅可与N型芯片形成欧姆接触，提高器件可靠性。【附图说明】 图1为本专利技术的芯片正面挖槽剖面图； 图2为本专利技术的阳极区多晶硅回填图； 图3为本专利技术的器件截面图； 图4为本专利技术的器件正面俯视图。【具体实施方式】 本专利技术的基本思路为：提供一种新型高电流密度快恢复二极管结构，针对现有常 规平面结器件电流密度相对较小、器件电流容量偏低的问题，通过挖槽技术结合掺硼多晶 硅淀积形成带槽阳极区，与常规平面结构相比可显著增大阳极有源区结面积，提高器件的 电流密度，相同电流下节省芯片面积提高经济效益。重掺杂多晶硅可与N型衬底形成良好 的欧姆接触，提高器件可靠性。 下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。 如图1和图4所示，一种新型高电流密度快恢复二极管结构，包括（I)N型衬底、 (3)场环终端结构和（4)钝化层，该场环终端结构位于衬底的边缘内侧，钝化层覆盖在场环 终端结构上，N型衬底的正面挖有多个沟槽，多个沟槽之间有一定间距，将（2)掺硼多晶硅 淀积回填凹槽，使掺硼多晶硅覆盖于有源区表面，退火推结形成带槽阳极区，即有源区，如 图3所示；通过在N型衬底的背面进行铂淀积退火扩散工艺，使铂离子均匀分布于衬底中。 所述场环终端结构包括多个场环和（5)截止环，截止环中套有多个场环，且多个场环间有 一定间距，截止环最靠近N型衬底的边缘。 所述的多个沟槽沟为长条形，槽深为1~20 μ m、槽宽为2~10 μ m。 所述的多个沟槽之间的间距为小于两倍耗尽区宽度。 所述的有源区表面覆盖的掺硼多晶硅的厚度为3~5 μπι。 -种新型高电流密度快恢复二极管结构的制作方法，包括步骤如下： (1)在N型芯片正面，通过干法刻蚀的方法挖多个沟槽；如图1所示，多个沟槽为 长条形，槽深为1~20 μπκ槽宽为2~10 μπι。多个沟槽之间的间距为小于两倍耗尽区宽 度。 槽宽一定时适当增加槽深深度，可有效增大器件有源区面积，提高器件电流密度。 但槽深与槽宽选择为一个折中关系，槽深增加挖槽的深宽比将增大，刻蚀挖槽随深宽比的 增大而越来越困难，如下表所示。所以本专利中深宽比设定为小于10 :1，槽宽为2μπι时， 挖槽深度最大为20 μ m。【主权项】1. 一种新型高电流密度快恢复二极管结构，其特征在于：包括N型衬底、场环终端结构 和钝化层，该场环终端结构位于衬底的边缘内侧，钝化层覆盖在场环终端结构上，N型衬底 的正面挖有多个沟槽，多个沟槽之间有一定间距，将掺硼多晶硅淀积回填凹槽，使掺硼多晶 硅覆盖于有源区表面，退火推结形成带槽阳极区，即有源区，带槽阳极区和N型衬底交界处 形成PN结；通过在N型衬底的背面进行真空蒸铂退火扩散工艺，使铂离子均匀分布于衬底 中。2. 根据权利要求1所述的一种新型高电流密度快恢复二极管结构，其特征在于：所述 场环终端结构包括多个场环和截止环，截止环中套有多个场环，且多个场环间有一定间距， 截止环最靠近N型衬底的边缘。3. 根据权利要求1所述的一种新型高电流密度快恢复二极管结构，其特征在于：所述 的多个沟槽沟为长条形，槽深为1~2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型高电流密度快恢复二极管结构，其特征在于：包括N型衬底、场环终端结构和钝化层，该场环终端结构位于衬底的边缘内侧，钝化层覆盖在场环终端结构上，N型衬底的正面挖有多个沟槽，多个沟槽之间有一定间距，将掺硼多晶硅淀积回填凹槽，使掺硼多晶硅覆盖于有源区表面，退火推结形成带槽阳极区，即有源区，带槽阳极区和N型衬底交界处形成PN结；通过在N型衬底的背面进行真空蒸铂退火扩散工艺，使铂离子均匀分布于衬底中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚全斌，赵元富，吴立成，王传敏，殷丽，王成杰，赵昕，张文敏，冯幼明，
申请(专利权)人：北京时代民芯科技有限公司，北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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