快恢复二极管制造方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种快恢复二极管制造方法，该方法包括：提供一N+衬底和一N-衬底；在所述N+衬底的正面外延一N型层作为FS层；使所述FS层的表面与N-衬底的一个表面通过键合的方式连接起来；对所述N-衬底进行减薄，并在减薄后的N-衬底的表面形成P+层及第一金属层；对所述N+衬底的背面进行减薄，并在减薄后的N+衬底的背面形成第二金属层。本发明专利技术所提供的方法可制造不同耐压范围的快恢复二极管，适用范围较宽；且该方法相比外延工艺来说可降低制作成本，相比扩散工艺来说可提高所形成的快恢复二极管的性能；再有，该方法还能降低工艺过程中产生碎片的几率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制作工艺
，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
快恢复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短的半导体二极管，其主要作为整流二极管和续流二极管被应用在各种高压大电流电路中。FRD在应用时其耐压范围在400V 6500V之间。现有工艺中，对于耐压1200V以下的FRD常采用外延工艺来形成，对于耐压1200V以上的FRD常采用扩散工艺来形成，这是由于FRD耐压越高，其上轻掺杂的N型漂移区(简称N-层，本说明书中“ + ”表示重掺杂，表示轻掺杂，以后不再赘述)的厚度越厚，对于 耐压1200V的FRD就需要80 μ m厚的N-层，如此厚的N-层如果通过外延技术来形成，则对外延设备和外延后N-层的质量来说均已达到了极限，因此，对于耐压1200V以上的FRD常采用扩散工艺来形成，两种工艺过程具体如下采用外延工艺形成FRD的步骤包括1、提供N+衬底；2、在N+衬底上进行第一次外延，形成N型层，所述N型层较薄，用来作为场终止(Field Stop, FS)层；3、在所述FS层上进行第二次外延，形成N-层；4、通过光刻、刻蚀、注入、退火等步骤在所述N-层上形成P+层，该P+层作为FRD的阳极；5、在所述P+层上形成金属层I ;6、对所述N+衬底的背面进行减薄，并在其背面形成金属层2，减薄后的N+衬底作为FRD的阴极。采用外延工艺形成的FRD的结构示意图请参见图I。采用扩散工艺形成FRD的步骤包括1、提供N-衬底；2、将所述N-衬底置于扩散炉内在其正面及背面均形成N+层；3、去除N-衬底正面的N+层；4、通过光刻、刻蚀、注入、退火等步骤在所述N-衬底正面形成P+层，该P+层为FRD的阳极；5、在所述P+层上形成金属层3 ;6、在N-衬底背面的N+层上形成金属层4，所述N-衬底背面的N+层为FRD的阴极。采用扩散工艺形成的FRD的结构示意图请参见图2。对于采用外延工艺形成FRD时，一般均需要外延出较厚的N-层，而N-层越厚，制作成本就越高；对于采用扩散工艺形成的FRD，所述FRD的厚度一般较厚，这就使得FRD的导通压降增大，最终使FRD的静态功耗增大；再有，现有工艺中对于耐压1200V以下的FRD和耐压1200V以上的FRD，需要分别采用外延工艺和扩散工艺来形成，因此，现有工艺的制作方法适用范围狭窄。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种，该方法制作成本低，制造出来的快恢复二极管静态功耗小，且该方法适用范围宽。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种，该方法包括提供一 N+衬底和一 N-衬底；在所述N+衬底的正面外延一 N型层作为FS层；使所述FS层的表面与N-衬底的一个表面通过键合的方式连接起来；对所述N-衬底进行减薄，并在减薄后的N-衬底的表面形成P+层及第一金属层；对所述N+衬底的背面进行减薄，并在减薄后的N+衬底的背面形成第二金属层。优选的，上述方法中，使所述FS层的表面与N-衬底的一个表面通过键合的方式连接起来，具体包括对所述FS层的表面进行抛光；对N-衬底的一个表面进行抛光； 将FS层的抛光面与N-衬底的抛光面贴合在一起；对上述贴合后的结构进行退火处理。优选的，上述方法中，所述对上述贴合后的结构进行退火处理，具体包括将上述贴合后的结构置于充满氮气的腔室内保持I 3小时。优选的，上述方法中，所述充满氮气的腔室内的温度为1000°C 1200°C。优选的，上述方法中，在减薄后的N-衬底的表面形成P+层，具体包括在所述减薄后的N-衬底的表面形成屏蔽氧化层；通过光刻、刻蚀工艺在所述屏蔽氧化层中形成有源区；通过离子注入工艺在所述有源区内形成P+层；对所述P+层进行退火处理。优选的，上述方法中，形成P+层时所注入的离子为硼离子。优选的，上述方法中，在减薄后的N-衬底的表面形成P+层及第一金属层之后，还包括在所述第一金属层上形成钝化层。优选的，上述方法中，所述钝化层为氮化硅层。优选的，上述方法中，所述FS层的厚度为5 10 μ m。优选的，上述方法中，所述N+衬底和N-衬底分别为N+单晶硅和N-单晶硅。从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的，在一 N+衬底的正面外延一 N型层作为FS层，使所述FS层与另一 N-衬底通过键合的方式连接起来，从而形成了一个较厚的整体结构，之后减薄所述N-衬底，并在减薄后的N-衬底表面形成P+层及第一金属层，接着减薄N+衬底，并在减薄后的N+衬底表面形成第二金属层。首先，利用该方法既能生产耐压1200V以下的FRD，也能生产耐压1200V以上的FRD，因此，适用范围较宽；第二，该方法只需进行一次外延工艺且形成的外延层厚度较薄，因此，采用该方法制作FRD可极大地降低制作成本；第三，采用该方法制作出来的FRD，相比现有工艺中采用扩散工艺而形成的FRD，该FRD相对较薄，因此，其导通压降较小，静态功耗也较小；第四，由于该方法在制作过程中采用键合工艺形成了一个较厚的整体结构，因此，能有效地避免因衬底较薄而易于产生碎片的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术中采用外延工艺所形成的FRD的结构示意图；图2为现有技术中采用扩散工艺所形成的FRD的结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种FRD制造方法的流程示意图；图4 图9为本专利技术实施例所提供的FRD制造过程中器件的剖面结构示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
部分所述，现有工艺中对于耐压1200V以下的FRD和耐压1200V以上的FRD，需要分别采用外延工艺和扩散工艺来形成，这不仅使得适用范围狭窄，而且，对于外延工艺来说，需要制备较厚的N-层，从而使得制作成本升高，对于扩散工艺来说，最终形成的FRD的导通压降较大，静态功耗较大。基于此，本专利技术提供了一种新的快恢复二极管(FRD)的制造方法，该方法既能克服采用外延工艺制作FRD致使成本高的问题，又能解决采用扩散工艺制作FRD导致器件性能不佳的问题，且该方法的适用范围较宽。下面结合附图详细描述本专利技术所提供的FRD的制造方法。参考图3，图3为本专利技术实施例所提供的一种FRD制造方法的流程示意图，该方法具体包括如下步骤步骤SI :提供一 N+衬底和一 N-衬底。采用扩散工艺形成FRD后致使器件性能不佳的原因在于所形成的FRD较厚，因此，必须制备出较薄的FRD ;而采用外延工艺制造FRD时又需要形成较厚的N-层，这就使得制作成本较高。基于此，专利技术人摈弃传统工艺，采用新的方法来制作FRD。为了制备出较薄的、性能较好的FRD，又要不采用外延工艺来形成N-层，因此，专利技术人提出了利用现有的N-衬底来充当FRD中的N-层，在后续工艺过程中只需将所述N-衬底与场终止层(FieldSt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快恢复二极管制造方法，其特征在于，包括：提供一N+衬底和一N？衬底；在所述N+衬底的正面外延一N型层作为FS层；使所述FS层的表面与N？衬底的一个表面通过键合的方式连接起来；对所述N？衬底进行减薄，并在减薄后的N？衬底的表面形成P+层及第一金属层；对所述N+衬底的背面进行减薄，并在减薄后的N+衬底的背面形成第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种快恢复二极管制造方法，其特征在于，包括 提供一 N+衬底和一 N-衬底； 在所述N+衬底的正面外延一 N型层作为FS层； 使所述FS层的表面与N-衬底的一个表面通过键合的方式连接起来； 对所述N-衬底进行减薄，并在减薄后的N-衬底的表面形成P+层及第一金属层； 对所述N+衬底的背面进行减薄，并在减薄后的N+衬底的背面形成第二金属层。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，使所述FS层的表面与N-衬底的一个表面通过键合的方式连接起来，具体包括 对所述FS层的表面进行抛光； 对N-衬底的一个表面进行抛光； 将FS层的抛光面与N-衬底的抛光面贴合在一起； 对上述贴合后的结构进行退火处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对上述贴合后的结构进行退火处理，具体包括 将上述贴合后的结构置于充满氮气的腔室内保持I 3小时。4.根据权利要求3所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振兴，孙宝刚，朱阳军，赵佳，卢烁今，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：