由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，对已经完成正面工序、并在正面带有保护胶的硅片上进行制作，⑴、在硅片正面用离子注入方式将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，在硅片的P型杂质区中由撞击而产生微缺陷；⑵、将硅片正面保护胶去除后放入退火炉内，修复部分缺陷区域并在设定位置形成微缺陷区域，形成对少子寿命的形成影响的复合中心；⑶、在硅片正面采用金属溅射或蒸发，经光刻腐蚀形成欧姆接触的金属阳极层，⑷、将硅片背面减薄后，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。本发明专利技术采用氢离子注入及后续低温退火工艺，形成稳定的局部缺陷区域，能降低有源区对基区的注入和少数载流子的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，属于快恢复二极管

技术介绍
恢复二极管在各种电子设备特别是开关电源中广泛应用，由于开关电源的工作频率的不断提高,为了减少二极管本身的关断损耗，提高整机的运行效率和可靠性，要求二极管有较快的反向恢复特性，即在较短的时间内，二极管能够从正向导通状态恢复到反向阻断状态。因此，需要二极管具有反向恢复时间trr短、反向恢复电荷Qrr少和最大的反向恢复电流Irrm低。为此，目前一些快恢复二极管是通过对少子寿命的控制方法实现反向恢复特性。对少子寿命的控制方法一种是通过重金属掺杂方式，但因重金属掺杂主要是采用金、铂和钯等，因此存在着特性分散性大、受工作温度影响大的问题，会出现严重的压降负温度特性，由于反向恢复特性受温度影响大，故高温和低温特性相差大。另一种是采用电子辐照的方式，但电子辐照的穿透性，所形成的复合中心为恒定分布，对于器件的开关特性，恢复起来硬度很大，在很多需要的软恢复特性二极管应用上无法使用。再一种用氢离子注入工艺方式来进行局部少子控制，但因采用氢离子注入与重金属掺杂结合工艺方式形成局部少子寿命控制区域，会带来由于器件在高温运行下，重金属还是会有反向恢复特性受温度影响大，同样存在着高温和低温特性相差大的缺陷。尤其在硅片正面的金属铝形成时，使用了合金工艺，而铝合金工艺通常的控制温度在400～420℃，在此温度下，对氢离子注入退火后形成的少子寿命有效果的空位-氧复合物会基本完全消失，造成局部少子控制区作用大大降低甚至无效。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，采用氢离子注入及后续低温退火工艺，形成稳定的局部缺陷区域，能降低有源区对基区的注入和少数载流子的寿命。本专利技术为达到上述目的的技术方案是：一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，其特征在于：对已经完成正面工序、并在正面带有保护胶的硅片上进行制作，⑴、在硅片正面用离子注入方式将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，所述氢离子注入时的能量在120KeV～0.5MeV、注入剂量在1e13～5e15，氢离子注入时形成的平均射程在1.1～7um，在硅片的P型杂质区中由撞击而产生微缺陷区；⑵、将硅片正面保护胶去除后放入退火炉内，在保护气体气氛下，在270～345℃下进行退火处理，且退火时间在0.5～5h，以修复部分缺陷区并在设定的位置形成微缺陷区域，形成对少子寿命的形成影响的复合中心，用于降低有源区对基区的注入和少数载流子的寿命；⑶、在硅片正面采用金属溅射或蒸发，经光刻腐蚀形成欧姆接触的金属阳极层；⑷、将硅片背面减薄后，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，完成快恢复二极管的制作。其中：所述氢离子注入的能量在160KeV～0.35MeV、注入剂量在2e13～4e15,且氢离子注入时形成的平均射程在1.24～5um。所述氢离子注入的能量在160KeV～0.25MeV，注入剂量在5e13～3e15,且氢离子注入时形成的平均射程在1.24～4um。所述退火处理时的温度在280～330℃，退火时间1～3.5小时。本专利技术在已经完成除正面金属外的其他正面工艺的带胶硅片上，从正面采用离子注入方式，将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，注入的氢离子在硅片的P型杂质区中碰撞硅原子，并将后者撞出其所在位置产生缺陷区，由于碰撞的位置发生在氢离子轨迹的末端，因此所形成缺陷的位置可以通过注入离子的能量进行调节控制。本专利技术将去胶后的硅片在退火炉内在保护气体气氛下进行低温退火，修复部分缺陷区并使微缺陷稳定在既定的位置，形成对少子寿命的形成影响的复合中心，能降低有源区对基区的注入和少数载流子的寿命，在确定的位置形成局部对载流子寿命的调节。本专利技术通过氢离子注入及后续低温退火工艺，并在硅片的正面和背面均采用金属溅射或蒸发而形成金属阳极层和金属阴极层，不会造成所形成的缺陷区域的影响，故能稳定形成局部缺陷区域，避免了合金工序高温对局部少子寿命控制区的影响，该缺陷区域在正常的工作温度下，即低于345℃的条件下稳定，不会出现采用重金属掺杂工艺的快恢复二极管中出现的随温度升高而恢复特性变差的情况，同时也解决了由于电子辐照方式产生的硬恢复问题。本专利技术从硅片正面注入氢离子的方式与传统的辐照方式可以降低设备要求，采用较为容易获得的注入机台即可实现，降低了工艺门槛，便于工业化生产，工艺一致性和稳定性好，成本低，利于在生产中推广。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本专利技术快恢复二极管的结构示意图。其中：1—场氧化层，2—终端多晶硅场板层，3—金属阳极层，4—P+型杂质层，5—微缺陷区域，6—N-型外延层，7—N+型衬底层，8—金属阴极层。具体实施方式本专利技术由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，对已经完成正面工序、并在正面带有保护胶的硅片上进行制作。而快恢复二极管的正面工序为常规工艺，即首先对带有N-型外延层6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1，然后在硅片正面经光刻、腐蚀出有源区窗口，用离子注入机将P型离子注入到有源区内，注入能量在30～180kev，注入剂量1E13～1E14，将硅片放置于高温扩散炉中，对P型杂质进行推进形成P掺杂有源区和终端P型场限环，其结深可控制在6～9um，在场氧化层1的有源区窗口内通过注入和扩散形成P+型杂质层4，再在硅片正面淀积多晶硅，并对多晶硅进行P型杂质掺杂，光刻和刻蚀有源区窗口内的多晶硅，并光刻和刻蚀出有源区窗口内的电极孔及终端多晶硅场板层2，在硅片正面匀涂光刻胶、光刻、显影，用于保护终端多晶硅场板层2，此时完成硅片的正面工序。在完成硅片的正面工序，按以下步骤进行，⑴、在硅片正面用离子注入方式将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，所述氢离子注入时的能量在120KeV～0.5MeV、注入剂量在1e13～5e15，氢离子注入时形成的平均射程在1.1～7um，在硅片的P型杂质区中由撞击而产生微缺陷区，由于碰撞的位置发生在氢离子轨迹的末端，因此形成缺陷的位置可以通过注入离子的能量进行调节控制。本专利技术氢离子注入的能量控制在160KeV～0.35MeV、注入剂量在2e13～4e15,且氢离子注入时形成的平均射程在1.24～5um；最好是氢离子注入的能量在160KeV～0.25MeV，注入剂量在5e13～3e15,且氢离子注入时形成的平均射程在1.24～4um，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，其特征在于：对已经完成正面工序、并在正面带有保护胶的硅片上进行制作，⑴、在硅片正面用离子注入方式将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，所述氢离子注入时的能量在120KeV～0.5MeV、注入剂量在1e13～5e15，氢离子注入时形成的平均射程在1.1～7um，在硅片的P型杂质区中由撞击而产生微缺陷区；⑵、将硅片正面保护胶去除后放入退火炉内，在保护气体气氛下，在270～345℃下进行退火处理，且退火时间在0.5～5h，以修复部分缺陷区并在设定的位置形成微缺陷区域，形成对少子寿命的形成影响的复合中心，用于降低有源区对基区的注入和少数载流子的寿命；⑶、在硅片正面采用金属溅射或蒸发，经光刻腐蚀形成欧姆接触的金属阳极层；⑷、将硅片背面减薄后，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，完成快恢复二极管的制作。

【技术特征摘要】
1.一种由氢注入工艺控制恢复特性的快恢复二极管的制备方法，其特征在于：对已
经完成正面工序、并在正面带有保护胶的硅片上进行制作，
⑴、在硅片正面用离子注入方式将氢离子注入到有源区P型掺杂区中，所述氢离子注
入时的能量在120KeV～0.5MeV、注入剂量在1e13～5e15，氢离子注入时形成的平均射程
在1.1～7um，在硅片的P型杂质区中由撞击而产生微缺陷区；
⑵、将硅片正面保护胶去除后放入退火炉内，在保护气体气氛下，在270～345℃下
进行退火处理，且退火时间在0.5～5h，以修复部分缺陷区并在设定的位置形成微缺陷区
域，形成对少子寿命的形成影响的复合中心，用于降低有源区对基区的注入和少数载流子
的寿命；
⑶、在硅片正面采用金属溅射或蒸发，经光刻腐蚀形成欧姆接触的金属阳极层；
⑷、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：林茂，钱锴，戚丽娜，张景超，刘利峰，
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