由氫注入工藝控制恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種由氫注入工藝控制恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管的制備方法，屬于快恢復(fù)二極管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]恢復(fù)二極管在各種電子設(shè)備特別是開關(guān)電源中廣泛應(yīng)用，由于開關(guān)電源的工作頻率的不斷提高，為了減少二極管本身的關(guān)斷損耗，提高整機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性，要求二極管有較快的反向恢復(fù)特性，即在較短的時(shí)間內(nèi)，二極管能夠從正向?qū)顟B(tài)恢復(fù)到反向阻斷狀態(tài)。因此，需要二極管具有反向恢復(fù)時(shí)間tjs、反向恢復(fù)電荷Q?少和最大的反向恢復(fù)電流1??低。為此，目前一些快恢復(fù)二極管是通過對少子壽命的控制方法實(shí)現(xiàn)反向恢復(fù)特性。對少子壽命的控制方法一種是通過重金屬摻雜方式，但因重金屬摻雜主要是采用金、鉑和鈀等，因此存在著特性分散性大、受工作溫度影響大的問題，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的壓降負(fù)溫度特性，由于反向恢復(fù)特性受溫度影響大，故高溫和低溫特性相差大。另一種是采用電子輻照的方式，但電子輻照的穿透性，所形成的復(fù)合中心為恒定分布，對于器件的開關(guān)特性，恢復(fù)起來硬度很大，在很多需要的軟恢復(fù)特性二極管應(yīng)用上無法使用。再一種用氫離子注入工藝方式來進(jìn)行局部少子控制，但因采用氫離子注入與重金屬摻雜結(jié)合工藝方式形成局部少子壽命控制區(qū)域，會(huì)帶來由于器件在高溫運(yùn)行下，重金屬還是會(huì)有反向恢復(fù)特性受溫度影響大，同樣存在著高溫和低溫特性相差大的缺陷。尤其在硅片正面的金屬鋁形成時(shí)，使用了合金工藝，而鋁合金工藝通常的控制溫度在400?420°C，在此溫度下，對氫離子注入退火后形成的少子壽命有效果的空位-氧復(fù)合物會(huì)基本完全消失，造成局部少子控制區(qū)作用大大降低甚至無效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種由氫注入工藝控制恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管的制備方法，采用氫離子注入及后續(xù)低溫退火工藝，形成穩(wěn)定的局部缺陷區(qū)域，能降低有源區(qū)對基區(qū)的注入和少數(shù)載流子的壽命。
[0004]本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是:一種由氫注入工藝控制恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管的制備方法，其特征在于:對已經(jīng)完成正面工序、并在正面帶有保護(hù)膠的硅片上進(jìn)行制作，
[0005]⑴、在硅片正面用離子注入方式將氫離子注入到有源區(qū)P型摻雜區(qū)中，所述氫離子注入時(shí)的能量在120KeV?0.5MeV、注入劑量在lel3?5el5，氫離子注入時(shí)形成的平均射程在1.1?7um，在娃片的P型雜質(zhì)區(qū)中由撞擊而產(chǎn)生微缺陷區(qū)；
[0006]⑵、將硅片正面保護(hù)膠去除后放入退火爐內(nèi)，在保護(hù)氣體氣氛下，在270?345°C下進(jìn)行退火處理，且退火時(shí)間在0.5?5h，以修復(fù)部分缺陷區(qū)并在設(shè)定的位置形成微缺陷區(qū)域，形成對少子壽命的形成影響的復(fù)合中心，用于降低有源區(qū)對基區(qū)的注入和少數(shù)載流子的壽命；
[0007]⑶、在硅片正面采用金屬濺射或蒸發(fā)，經(jīng)光刻腐蝕形成歐姆接觸的金屬陽極層；
[0008]⑷、將硅片背面減薄后，用蒸發(fā)或?yàn)R射法在硅片背面制作背面金屬層，形成金屬陰極層，完成快恢復(fù)二極管的制作。
[0009]其中:所述氫離子注入的能量在160KeV?0.35MeV、注入劑量在2el3?4el5，且氫離子注入時(shí)形成的平均射程在1.24?5um。
[0010]所述氫離子注入的能量在160KeV?0.25MeV，注入劑量在5el3?3el5,且氫離子注入時(shí)形成的平均射程在1.24?4um。
[0011]所述退火處理時(shí)的溫度在280?330°C，退火時(shí)間1?3.5小時(shí)。
[0012]本發(fā)明在已經(jīng)完成除正面金屬外的其他正面工藝的帶膠硅片上，從正面采用離子注入方式，將氫離子注入到有源區(qū)P型摻雜區(qū)中，注入的氫離子在硅片的P型雜質(zhì)區(qū)中碰撞硅原子，并將后者撞出其所在位置產(chǎn)生缺陷區(qū)，由于碰撞的位置發(fā)生在氫離子軌跡的末端，因此所形成缺陷的位置可以通過注入離子的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。本發(fā)明將去膠后的硅片在退火爐內(nèi)在保護(hù)氣體氣氛下進(jìn)行低溫退火，修復(fù)部分缺陷區(qū)并使微缺陷穩(wěn)定在既定的位置，形成對少子壽命的形成影響的復(fù)合中心，能降低有源區(qū)對基區(qū)的注入和少數(shù)載流子的壽命，在確定的位置形成局部對載流子壽命的調(diào)節(jié)。本發(fā)明通過氫離子注入及后續(xù)低溫退火工藝，并在硅片的正面和背面均采用金屬濺射或蒸發(fā)而形成金屬陽極層和金屬陰極層，不會(huì)造成所形成的缺陷區(qū)域的影響，故能穩(wěn)定形成局部缺陷區(qū)域，避免了合金工序高溫對局部少子壽命控制區(qū)的影響，該缺陷區(qū)域在正常的工作溫度下，即低于345 °C的條件下穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)采用重金屬摻雜工藝的快恢復(fù)二極管中出現(xiàn)的隨溫度升高而恢復(fù)特性變差的情況，同時(shí)也解決了由于電子輻照方式產(chǎn)生的硬恢復(fù)問題。本發(fā)明從硅片正面注入氫離子的方式與傳統(tǒng)的輻照方式可以降低設(shè)備要求，采用較為容易獲得的注入機(jī)臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)，降低了工藝門檻，便于工業(yè)化生產(chǎn)，工藝一致性和穩(wěn)定性好，成本低，利于在生產(chǎn)中推廣。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]圖1本發(fā)明快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]其中:1 一場氧化層，2—終端多晶娃場板層，3—金屬陽極層，4一P+型雜質(zhì)層，5—微缺陷區(qū)域，6—N-型外延層，7 — N+型襯底層，8—金屬陰極層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明由氫注入工藝控制恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管的制備方法，對已經(jīng)完成正面工序、并在正面帶有保護(hù)膠的硅片上進(jìn)行制作。而快恢復(fù)二極管的正面工序?yàn)槌Ｒ?guī)工藝，即首先對帶有N-型外延層6的硅片清潔處理后進(jìn)行氧化處理，在硅片正面形成場氧化層1，然后在硅片正面經(jīng)光刻、腐蝕出有源區(qū)窗口，用離子注入機(jī)將P型離子注入到有源區(qū)內(nèi)，注入能量在30?180kev，注入劑量1E13?1E14，將硅片放置于高溫?cái)U(kuò)散爐中，對P型雜質(zhì)進(jìn)行推進(jìn)形成P摻雜有源區(qū)和終端P型場限環(huán)，其結(jié)深可控制在6?9um，在場氧化層1的有源區(qū)窗口內(nèi)通過注入和擴(kuò)散形成P+型雜質(zhì)層4，再在硅片正面淀積多晶硅，并對多晶硅進(jìn)行P型雜質(zhì)摻雜，光刻和刻蝕有源區(qū)窗口內(nèi)的多