二极管制造技术

公开了一种二极管，包括：衬底，所述衬底具有第一掺杂类型；位于衬底上的外延层，所述外延层具有第一掺杂类型；位于所述外延层表面的第一掺杂区，所述第一掺杂区具有第二掺杂类型，所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型的极性相反；位于外延层上的介质层；位于所述介质层上的双层场板结构，所述双层场板结构包括多晶场板和位于所述多晶场板上的金属场板；其中，所述外延层和所述第一掺杂区形成PN结。本申请中采用双层场板结构，可以保证多晶场板尺寸的均匀性，同时掺杂的多晶硅可以更好的吸附表面电荷，降低表面电场强度，提高击穿电压。提高击穿电压。提高击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
二极管


[0001]本技术属于半导体器件
，更具体地，涉及一种二极管。

技术介绍

[0002]二极管作为结构最简单的半导体器件在电子领域有着广泛的应用。随着电子技术的发展，对二极管耐压的需求越来越高，随之而来对设计和加工工艺也提出越来越高的要求。
[0003]典型地，半导体二极管是由一个PN结所构成的器件，其P端引出线为P端，N端引出线为N端。当半导体二极管P端接高电位、N端接低电位且两端电压差大于阈值电压时能够正向导通；当半导体二极管N端接高电位、P端接低电位时为反向阻断，如反向电压差超过一定数值时，二极管将反向击穿并有可能损毁，对应的反向电压称为击穿电压。因此期望提高二极管的击穿电压，由此提高二极管长期工作时允许外加的最大反向电压(即反向耐压)。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种二极管，降低器件的表面电场强度，提高器件的反向击穿电压。
[0005]根据本技术提供的一种二极管，其中，包括：衬底，所述衬底具有第一掺杂类型；位于衬底上的外延层，所述外延层具有第一掺杂类型；位于所述外延层中的第一掺杂区，所述第一掺杂区具有第二掺杂类型，所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型的极性相反；位于外延层上的介质层；位于所述介质层上的双层场板结构，所述双层场板结构包括多晶场板和位于所述多晶场板上的金属场板；所述外延层和所述第一掺杂区形成PN结。
[0006]优选地，所述金属场板的外边缘位于所述多晶场板的外边缘的内侧。
[0007]优选地，所述介质层包括阶梯结构，所述阶梯结构从所述第一掺杂区向四周延伸。
[0008]优选地，所述阶梯结构的厚度从所述第一掺杂区向四周递增，所述阶梯结构的长度从所述第一掺杂区向四周递减。
[0009]优选地，所述衬底的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。
[0010]优选地，所述多晶场板为掺杂的多晶硅层，所述多晶硅层的掺杂类型为第二掺杂类型。
[0011]优选地，所述金属场板贯穿所述多晶场板和介质层与所述第一掺杂区接触。
[0012]优选地，所述二极管还包括：钝化层，位于所述双层场板结构上，并具有开口以暴露出所述金属场板。
[0013]优选地，所述二极管还包括：第二掺杂区，位于所述第一掺杂区中，具有第二掺杂类型，所述第二掺杂区的掺杂浓度大于所述第一掺杂区的掺杂浓度。
[0014]优选地，所述金属场板贯穿所述多晶场板和介质层与所述第二掺杂区接触。
[0015]优选地，所述阶梯结构至少包括第一台阶，台阶处介质层的厚度从第一掺杂区向四周逐渐变厚，台阶的长度从第一掺杂区向四周逐渐变小。
[0016]优选地，所述阶梯结构从所述第一掺杂区向四周包括第一台阶至第四台阶，第一台阶的长度为40um～100um，第一台阶处介质层的厚度为第二台阶的长度为30um～40um，第二台阶处介质层的厚度为第三台阶的长度为20um～30um，第三台阶处介质层的厚度为第四台阶的长度为10um～20um，第四台阶处介质层的厚度为
[0017]优选地，所述第一掺杂类型为N型，第二掺杂类型为P型；或者所述第一掺杂类型为P型，第二掺杂类型为N型。
[0018]根据本技术实施例的二极管，采用双层场板结构，双层场板结构包括多晶场板以及位于多晶场板上的金属场板，多晶硅采用干法刻蚀，可以保证多晶场板尺寸的均匀性，同时掺杂的多晶硅可以更好的吸附表面电荷，降低表面电场强度，提高击穿电压，适合于高压整流电路的应用。
[0019]进一步地，位于第一掺杂区中的第二掺杂区可以降低金属接触电阻。
[0020]进一步地，介质层采用阶梯结构，靠近第一掺杂区的介质层厚度较薄，远离第一掺杂区的介质层厚度较厚，有效降低场板边缘电场集中问题，并使场板下的各位置电场强度分布水平趋于相同，提高二极管的击穿电压。
附图说明
[0021]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0022]图1示出现有技术中PN结的截面图；
[0023]图2示出根据本技术第一实施例提供的二极管的结构示意图；
[0024]图3示出本技术第二实施例提供的二极管的结构示意图；
[0025]图4a
‑
图4h示出图3所示的二极管的制造方法的各步骤的结构示意图。
具体实施方式
[0026]以下将参照附图更详细地描述本技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0027]本技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0028]图1示出现有技术中PN结的截面示意图。现有技术中二极管的理想击穿电压为平行平面PN结的击穿电压，然而由于二极管生产工艺流程中某些因素的影响，使得实际的击穿电压小于理想击穿电压，可能仅为理想击穿电压的10％～20％。
[0029]图2示出根据本技术第一实施例提供的二极管的结构示意图。参见图2，所述二极管200包括衬底201、位于所述衬底201的外延层202、位于外延层202上的介质层203、位于外延层202中的第一掺杂区204以及位于介质层203上的双层场板结构，外延层202和第一掺杂区204形成PN结。
[0030]在本实施例中，衬底201可以是任意适当类型的半导体衬底，例如硅衬底、锗硅衬底等。衬底201和外延层202具有第一掺杂类型；第一掺杂区204具有第二掺杂类型，第二掺杂类型与第一掺杂类型相反。第一掺杂类型为N型掺杂，第二掺杂类型为P型掺杂；或者第一
掺杂类型为P型掺杂，第二掺杂类型为N型掺杂。
[0031]所述衬底201的掺杂浓度大于所述外延层202的掺杂浓度，例如衬底201为重掺杂结构，外延层202为轻掺杂结构，例如衬底201为N+型，外延层202为N
‑
型。外延层202的厚度和电阻率主要由设计的二极管耐压范围决定，例如厚度可在2um～100um之间，电阻率可在1Ω
·
cm～1000Ω
·
cm之间。
[0032]其中，介质层203的材料例如为二氧化硅，厚度为
[0033]第一掺杂区204通过在外延层202中注入第二导电类型的离子(例如硼)并高温退火形成，离子注入能量为60keV～150keV，离子注入剂量2E13cm
‑2～2E15cm
‑2，高温退火温度为1000℃～1250℃。第一掺杂区204的结深(从外延层202表面向下延伸的深度)为0.5um～20um。
[0034]在本实施例中，双层场板结构包括多晶场板206以及位于多晶场板206上的金属场板207，其中，所述金属场板207贯穿所述多晶场板206和介质层203并与所述第一掺杂区204接触。
[0035]所述金属场板207的边缘位于所述多晶场板206的边缘内，即位于二极管一侧的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二极管，其特征在于，包括：衬底，所述衬底具有第一掺杂类型；位于衬底上的外延层，所述外延层具有第一掺杂类型；位于所述外延层中的第一掺杂区，所述第一掺杂区具有第二掺杂类型，所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型的极性相反；位于外延层上的介质层；位于所述介质层上的双层场板结构，所述双层场板结构包括多晶场板和位于所述多晶场板上的金属场板；所述外延层和所述第一掺杂区形成PN结。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述金属场板的外边缘位于所述多晶场板的外边缘内侧。3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述介质层包括阶梯结构，所述阶梯结构从所述第一掺杂区向四周延伸。4.根据权利要求3所述的二极管，其特征在于，所述阶梯结构的厚度从所述第一掺杂区向四周递增，长度从所述第一掺杂区向四周递减。5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述多晶场板为掺杂的多晶硅层，所述多晶硅层的掺杂类型为第二掺杂类型。6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，所述金属场板贯穿所述多晶场板和介质层与所述第一掺杂区接触。7.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，还包括：钝化层，位于所述双层场板结构上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明辉，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：新型
国别省市：