平面肖特基勢(shì)壘二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于硅制平面肖特基勢(shì)皇二極管，更具體的說(shuō)，涉及一種能夠大幅提高抗雷擊能力和靜電釋放能力的平面肖特基勢(shì)皇二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，功率半導(dǎo)體器件在電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的具有無(wú)可替代的作用，尤其是功率肖特基二極管，由于它們擁有極低的正向?qū)▔航?、近乎理想的反向恢?fù)特性、較好的產(chǎn)品一致性，因此受到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。同時(shí)，隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高，以及太陽(yáng)能電池單價(jià)的大幅降低，越來(lái)越多的單位和個(gè)人開(kāi)始青睞采購(gòu)太陽(yáng)能電池組件用于日常生產(chǎn)生活供電。由于工作環(huán)境多變，太陽(yáng)能組件中需要可靠性好、轉(zhuǎn)換效率高的電源轉(zhuǎn)換器。因此，太陽(yáng)能組件對(duì)肖特基二極管的可靠性以及性能要求均較高。在可靠性方面，除傳統(tǒng)要求外，尤其對(duì)抗雷擊性能和靜電放電能力的要求近乎苛刻。
[0003]傳統(tǒng)的肖特基勢(shì)皇二極管結(jié)構(gòu)參看圖1，在N型重?fù)诫s硅襯底I上外延生長(zhǎng)一層N型輕摻雜外延層2，在N型輕摻雜外延層上設(shè)置有P+型重?fù)诫s環(huán)3，在P型重?fù)诫s環(huán)3上方設(shè)置有薄氧化層4，在薄氧化層外側(cè)的N型輕摻雜外延層上及部分P型重?fù)诫s環(huán)上設(shè)置有場(chǎng)氧化層5，在薄氧化層內(nèi)側(cè)的N型輕摻雜外延層上表面及部分P型重?fù)诫s環(huán)上表面形成有肖特基勢(shì)皇層6，在場(chǎng)氧化層、薄氧化層、肖特基勢(shì)皇層上成型有多層金屬層7，在N型重?fù)诫s硅襯底下面設(shè)置有多層金屬層8。該類傳統(tǒng)的肖特基二極管要么靜電釋放能力滿足要求，但無(wú)法滿足抗雷擊能力和正向?qū)▔航档囊?要么抗雷擊能力和正向?qū)▔航禎M足指標(biāo)，但靜電釋放能力不滿足需求。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種大幅提高抗雷擊能力和靜電釋放能力的平面肖特基勢(shì)皇二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種平面肖特基勢(shì)皇二極管，其具有大幅抗雷擊能力及靜電釋放能力。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種平面肖特基勢(shì)皇二極管，其包括N型重?fù)诫s硅襯底、在所述N型重?fù)诫s硅襯底上生長(zhǎng)的N型輕摻雜外延層、在所述N型輕摻雜外延層中設(shè)置有P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)、位于所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上方的薄氧化層、位于所述薄氧化層外側(cè)的場(chǎng)氧化層、位于薄氧化層內(nèi)側(cè)的肖特基勢(shì)皇層，位于所述場(chǎng)氧化層、薄氧化層、肖特基勢(shì)皇層上方的多層金屬層，及位于所述N型重?fù)诫s硅襯底下面的多層金屬層，其特征在于在在所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)外側(cè)的所述N型輕摻雜外延層上表面中設(shè)置有P型輕摻雜環(huán)區(qū)，所述薄氧化層位于所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)和所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)上方，所述場(chǎng)氧化層位于部分所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)上方及所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)外側(cè)的所述N型輕摻雜外延層上方，所述肖特基勢(shì)皇層形成于在部分所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上表面及所述N型輕摻雜外延層上表面。
[0006]所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)的注入劑量為5el I?lel3cm—2，結(jié)深為0.5?5微米，長(zhǎng)度為2?100微米。
[0007]所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的注入劑量為lel5?lel6cm—2，結(jié)深為0.5~10011—2，長(zhǎng)度為2~100微米。
[0008]本發(fā)明的平面肖特基勢(shì)皇二極管結(jié)構(gòu)中，P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)外側(cè)設(shè)有P型輕摻雜區(qū)，能夠在保持相同的耐壓前提下，有效提高P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的耐壓效率，進(jìn)而可以通過(guò)降低P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的結(jié)深，進(jìn)一步增強(qiáng)肖特基勢(shì)皇區(qū)的表面電場(chǎng)，從而提高平面肖特基勢(shì)皇的抗雷擊能力，并能夠降低正向?qū)▔航?、提高正向浪涌能力。同時(shí)，在提高耐壓效率的同時(shí)能夠降低外延層厚度，因而降低了整個(gè)器件的串聯(lián)通路寄生電阻，從而提高了靜電釋放能力。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1，傳統(tǒng)型平面肖特基勢(shì)皇二極管結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0010]圖2，本發(fā)明平面肖特基勢(shì)皇二極管結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]針對(duì)上述技術(shù)方案，現(xiàn)舉一較佳實(shí)施例并結(jié)合圖示進(jìn)行具體說(shuō)明。參看圖2，本發(fā)明的平面肖特基勢(shì)皇二極管，其主要包括N型重?fù)诫s硅襯底、N型輕摻雜外延層、P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)、P型輕摻雜環(huán)區(qū)、薄氧化層、場(chǎng)氧化層、肖特基勢(shì)皇層、多層金屬層，其中。
[0012]本發(fā)明的平面肖特基勢(shì)皇二極管的結(jié)構(gòu)為:采用N型重?fù)诫s硅片作為器件的N型重?fù)诫s硅襯底10、在N型重?fù)诫s硅襯底上外延生長(zhǎng)有N型輕摻雜外延層11。在N型輕摻雜外延層中設(shè)置有的P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)12，在位于P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)外側(cè)的N型輕摻雜外延層中設(shè)置有P型輕摻雜環(huán)區(qū)13，P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)與P型輕摻雜環(huán)區(qū)接觸相鄰。在P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)和P型輕摻雜環(huán)區(qū)的上方設(shè)置有薄氧化層14。在薄氧化層外側(cè)設(shè)置有場(chǎng)氧化層15，場(chǎng)氧化層位于部分P型輕摻雜環(huán)區(qū)上方及P型輕摻雜環(huán)區(qū)外側(cè)的N型輕摻雜外延層上方。在薄氧化層內(nèi)側(cè)的部分P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上表面和N型輕摻雜外延層上表面形成有肖特基勢(shì)皇層16。在場(chǎng)氧化層、薄氧化層、肖特基勢(shì)皇層上面設(shè)置有多層金屬層17。在N型重?fù)诫s硅襯底的下面設(shè)置有多層金屬層18。
[0013]本發(fā)明的平面肖特基勢(shì)皇層二極管的制作工藝方法與傳統(tǒng)的肖特基勢(shì)皇層二極管制作方法大體相同，因?yàn)橛辛薖型輕摻雜環(huán)區(qū)，因此在制作工藝中需要制作P型輕摻雜環(huán)區(qū)的工藝步驟。本發(fā)明的制作工藝因?yàn)榕c現(xiàn)有的制作工藝基本相同，因此簡(jiǎn)單描述如下:首先，選擇一塊N型重?fù)诫s硅片作為器件的襯底，在N型重?fù)诫s硅襯底上外延生長(zhǎng)一層N型輕摻雜外延層。然后通過(guò)高溫?zé)嵫趸に囋贜型輕摻雜外延層上形成二氧化硅層，在二氧化硅上進(jìn)行光刻、刻蝕并去膠，形成場(chǎng)氧化層、薄氧化層及P型輕摻雜區(qū)域。利用離子注入工藝在N型輕摻雜外延層上的P型輕摻雜區(qū)域注入硼或二氟化硼P型離子，形成P型輕摻雜環(huán)區(qū)，注入劑量為5el I?lel3cm—2，結(jié)深為0.5?5微米，長(zhǎng)度為2?100微米。然后進(jìn)行第二次光刻、刻蝕，形成P型重?fù)诫s區(qū)域，利用離子注入工藝在N型輕摻雜外延層上的P型重?fù)诫s區(qū)域，P型輕摻雜環(huán)區(qū)的內(nèi)側(cè)注入硼，去膠退火形成P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)，P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)與P型輕摻雜環(huán)區(qū)相鄰接觸。形成P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)時(shí)的離子注入劑量為lel5?lel6cm—2，結(jié)深為0.5?10cm—2，長(zhǎng)度為2?100微米。然后進(jìn)行第三次光刻、刻蝕并去膠，在薄氧化層內(nèi)側(cè)，在部分P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上表面和N型輕摻雜外延層上表面，利用濺射合金形成肖特基勢(shì)皇層區(qū)后，在場(chǎng)氧化層、薄氧化層、肖特基勢(shì)皇層上方蒸發(fā)正面多層金屬層，然后第四次光刻形成正面金屬接觸區(qū)。最后對(duì)N型重?fù)诫s硅襯底下面進(jìn)行減薄并蒸發(fā)背面多層金屬層。
[0014]本發(fā)明的平面肖特基勢(shì)皇二極管的制作工藝與傳統(tǒng)的平面肖特基勢(shì)皇二極管制作工藝相比，僅多了制作P型輕摻雜環(huán)區(qū)的工藝步驟。但是制備的新型的平面肖特基勢(shì)皇二極管因?yàn)槎嗔薖型輕摻雜環(huán)區(qū)，能夠在保持相同的耐壓前提下，有效提高P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的耐壓效率，進(jìn)而可以通過(guò)降低P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的結(jié)深，進(jìn)一步增強(qiáng)肖特基勢(shì)皇區(qū)的表面電場(chǎng)，從而提高平面肖特基勢(shì)皇的抗雷擊能力，并能夠降低正向?qū)▔航怠⑻岣哒蚶擞磕芰?。同時(shí)，在提高耐壓效率的同時(shí)能夠降低外延層厚度，因而降低了整個(gè)器件的串聯(lián)通路寄生電阻，從而提高了靜電釋放能力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種平面肖特基勢(shì)皇二極管，其包括N型重?fù)诫s硅襯底、在所述N型重?fù)诫s硅襯底上生長(zhǎng)的N型輕摻雜外延層、在所述N型輕摻雜外延層中設(shè)置有P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)、位于所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上面的薄氧化層、位于所述薄氧化層外側(cè)的場(chǎng)氧化層、位于薄氧化層內(nèi)側(cè)的肖特基勢(shì)皇層，位于所述場(chǎng)氧化層、薄氧化層、肖特基勢(shì)皇層上面的多層金屬層，及位于所述N型重?fù)诫s硅襯底下面的多層金屬層，其特征在于在在所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)外側(cè)的所述N型輕摻雜外延層中設(shè)置有P型輕摻雜環(huán)區(qū)，所述薄氧化層位于所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)和所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)上面，所述場(chǎng)氧化層位于部分所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)上方及所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)外側(cè)的N型輕摻雜外延層上方，所述肖特基勢(shì)皇層形成于部分所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上面及所述N型輕摻雜外延層上面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于所述P型輕摻雜環(huán)區(qū)的注入劑量為5el I?lel3cm—2，結(jié)深為0.5?5微米，長(zhǎng)度為2?100微米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于所述P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的注入劑量為1615~1616011—2，結(jié)深為0.5~10011—2，長(zhǎng)度為2~100微米。
【專利摘要】一種平面肖特基勢(shì)壘二極管，包括N型重?fù)诫s硅襯底、N型輕摻雜外延層、P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)、薄氧化層、場(chǎng)氧化層、肖特基勢(shì)壘層、多層金屬層；其特征在于在P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)外側(cè)的N型輕摻雜外延層中設(shè)置有P型輕摻雜環(huán)區(qū)，薄氧化層位于P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)和P型輕摻雜環(huán)區(qū)上面，場(chǎng)氧化層位于部分P型輕摻雜環(huán)區(qū)上方及其外側(cè)的N型輕摻雜外延層上方，肖特基勢(shì)壘層形成于在部分P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)上面及N型輕摻雜外延層上面。本發(fā)明二極管可有效提高P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的耐壓效率，進(jìn)而可以通過(guò)降低P型重?fù)诫s環(huán)區(qū)的結(jié)深，進(jìn)一步增強(qiáng)肖特基勢(shì)壘區(qū)的表面電場(chǎng)，從而提高平面肖特基勢(shì)壘的抗雷擊能力，并能夠降低正向?qū)▔航?、提高正向浪涌能力?br>【IPC分類】H01L29/73
【公開(kāi)號(hào)】CN105552119
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510946666
【發(fā)明人】馬文力, 楊勇, 譚德喜, 姚偉明, 付國(guó)振
【申請(qǐng)人】揚(yáng)州國(guó)宇電子有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日