一种快恢复外延型二极管及制备方法技术

本发明专利技术属于半导体制造技术领域，提供了一种快恢复外延型二极管及制备方法，包括：S1、在N型硅衬底的正面生长N

【技术实现步骤摘要】
一种快恢复外延型二极管及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种快恢复外延型二极管及制备方法。

技术介绍

[0002]快恢复外延二极管具有超快速、软恢复特性和高可靠性的特点，产品耐压200V～1700V，最大电流可达200A，最小反向恢复时间Trr达20ns，高温反偏能力HTRB达到175℃/100%VR/1000小时，反向漏电流IR小于100nA等，能够在高温、高湿、严寒等恶劣环境下工作，满足抗干扰能力、可靠性及稳定性等的特殊要求。产品应用在驱动系统主、辅逆变电路、DC/DC直流斩波电路、AC/DC转换电路、OBC充电电路、电能转换领域等；常规的快恢复二极管芯片的铂掺杂方式是在芯片的正面或背面淀积金属铂，铂在硅中为快扩散杂质能够很快地以间隙方式分布在整个硅片中，之后采用高温退火的方式将其激活成替位原子，形成深能级复合中心来控制少数载流子寿命。
[0003]但是掺杂铂会带来反向漏电流IR的增加，因此反向漏电流会受到复合中心分布影响变得一致性差；对于高压快恢复制品，如果想要较小的反向恢复时间Trr，需要通过增加扩铂温度来实现，但是铂的固浓度会随温度的变化非常的剧烈，且不可控，所以随着扩铂温度的增加，其复合中心受到芯片内的缺陷影响会变得更不均匀，导致部分区域反向漏电流会呈几何级别的增加，造成PN结反型、管芯失效。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种快恢复外延型二极管及制备方法，以解决目前高压快恢复二极管在掺杂铂时导致反向漏电流增加的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供的一种快恢复外延型二极管的制备方法，包括：S1、在N型硅衬底的正面生长N
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型外延层，在所述N
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型外延层上注入磷离子并在后续高温过程中形成缓冲层N，再生长氧化层；S2、通过光刻在所述氧化层上开出环区和元胞区，并注入硼离子，再通过退火处理，形成P
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型深结轻掺杂区；S3、在步骤S2所得制品上生长一层钝化层，通过光刻再所述钝化层上开出元胞区；S4、在步骤S3所得制品的正面注入硼离子，再通过退火处理，形成P+型浅结重掺杂区；S5、在所述N型硅衬底的背面溅射或蒸发一层铂，并进行高温退火处理。
[0006]由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种快恢复外延型二极管的制备方法，以形成P+/P
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/N/N
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/N+五层结构的高压快恢复二极管；首先在表面增加一层缓冲层来增加基区存储电荷，并对体内杂质进行析出，减少体内缺陷，降低阳极空穴注入，提升产品软度；再采用P区深结轻掺杂工艺，可以进一步降低体内缺陷，再结合背面扩铂，优化终端区的复合中心均匀分布，提升制品产品反向漏电流一致性；最后再加上一层浅结重掺杂工艺，降低接触
电阻以及体电阻，降低产品反向漏电流，并对正向压降VF降低产生积极作用；最终提升了所制得快恢复外延型二极管的抗HTRB能力。
[0007]可选地，所述步骤S1中，磷离子的掺杂浓度为1E10
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9E12。
[0008]可选地，所述步骤S2中，硼离子的掺杂浓度为1E10
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9E12，退火温度为1100
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1400℃，退火期间通入1
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10slm的氮气。
[0009]可选地，所述P
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型深结轻掺杂区的结深为10
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30μm。
[0010]可选地，所述钝化层的厚度为0.1μm
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2μm，所述钝化层为USG、PSG或Si3N4中的一种或多种。
[0011]可选地，所述步骤S4中，硼离子的掺杂浓度为1E14
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9E16，退火温度为800
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1000℃，退火期间，通入1
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10slm的氮气。
[0012]可选地，所述P+型浅结重掺杂区的结深为0.1
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3μm。
[0013]可选地，步骤S5中，铂的退火温度为900
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1100℃，退火期间通入1
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10slm的氮气。
[0014]可选地，还包括：S6、在步骤S4所得制品的正面通过溅射或蒸发镀一层金属层，并通过光刻、刻蚀形成正面电极；再通过溅射或蒸发在背面镀一层金属层，并形成背面电极。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种快恢复外延型二极管，包括：N型硅衬底，所述N型硅衬底的背面蒸发或溅射形成有一层铂；N
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型外延层，设置于所述N型硅衬底的正面；缓冲层N，设置于所述N
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型外延层上；氧化层，设置于所述缓冲层N上，所述氧化层开出环区和元胞区；P
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型深结轻掺杂区，设置于所述氧化层开出的环区和元胞区上；钝化层，设置于所述氧化层和所述P
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型深结轻掺杂区上，所述钝化层开出元胞区；P+型浅结重掺杂区，设置于所述钝化层和所述钝化层开出的元胞区上。
[0016]采用上述技术方案，本申请具有如下技术效果：1. 缓冲层能降低表面电场，减少界面电荷，并可以通过后续高温对体内金属杂质进行析出，减少体内缺陷，提升产品软度；2.深结轻掺杂，降低体内缺陷，并结合背面掺杂铂技术，这样在终端处的复合中心分布会降低，减小掺杂铂对反向漏电流的影响，提升反向漏电流的一致性；同时掺杂浓度降低，会降低可移动的电子浓度，进而提高功率快恢复器件PN结击穿电压；3.表面浅结重掺杂，降低接触电阻以及体电阻，进一步降低产品反向漏电流，并可以降低产品正向压降VF；4.表面钝化提升芯片固定可动离子及抗湿能力，削弱了表面离子作用，结合优化后的掺杂浓度结构，产品抗HTRB能力得到显著提升，进一步增加产品可靠性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种快恢复外延型二极管的制备方法的流程示意图；
图2为本专利技术实施例提供的步骤S1所得制品的示意图；图3为本专利技术实施例提供的步骤S2所得制品的示意图；图4为本专利技术实施例提供的步骤S3所得制品的示意图；图5为本专利技术实施例提供的步骤S4所得制品的示意图；图6为本专利技术实施例提供的步骤S6所得制品的示意图；图7为本专利技术实施例提供的HTRB可靠性试验前后反向漏电流的对比图。
[0019]附图标记：1
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N型硅衬底；2
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N
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型外延层；3
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缓冲层N；4
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氧化层；5
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P
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型深结轻掺杂区；6
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钝化层；7
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P+型浅结重掺杂区；8
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正面电极；9...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快恢复外延型二极管的制备方法，其特征在于，包括：S1、在N型硅衬底的正面生长N
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型外延层，在所述N
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型外延层上注入磷离子并在后续高温过程中形成缓冲层N，再生长氧化层；S2、通过光刻在所述氧化层上开出环区和元胞区，并注入硼离子，再通过退火处理，形成P
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型深结轻掺杂区；S3、在步骤S2所得制品上生长一层钝化层，通过光刻在所述钝化层上开出元胞区；S4、在步骤S3所得制品的正面注入硼离子，再通过退火处理，形成P+型浅结重掺杂区；S5、在所述N型硅衬底的背面溅射或蒸发一层铂，并进行高温退火处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，磷离子的掺杂浓度为1E10
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9E12。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，硼离子的掺杂浓度为1E10
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9E12，退火温度为1100
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1400℃，退火期间通入1
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10slm的氮气。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述P
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型深结轻掺杂区的结深为10
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30μm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化层的厚度为0.1μm
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2μm，所述钝化层为USG、PSG或Si3N4中的一种或多种。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀辉，张龙，潘东辉，杨权，朱庆荣，吴青，
申请(专利权)人：扬州国宇电子有限公司，
类型：发明
国别省市：