Frd用硅外延片制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體材料在基片上的沉積方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種FRD用娃外 延片制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PIN結(jié)構(gòu)二極管在正向偏置電壓下，導(dǎo)通阻抗很小，近似短路;反向偏壓下，阻抗很 高，近似開(kāi)路;并且它具有功率容量大、損耗小、速度快等特點(diǎn)，因此在功率二極管中廣泛應(yīng) 用。例如:開(kāi)關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極 管或阻尼二極管使用。
[0003] 隨著電子技術(shù)、集成電路的不斷發(fā)展，對(duì)功率半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性提出 更高的要求。對(duì)于快恢復(fù)二極管(FRD)來(lái)說(shuō)，它在反向恢復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生電流的瞬變，強(qiáng)烈的 電流瞬變過(guò)程會(huì)使得即使寄生電感很小，也會(huì)產(chǎn)生較高的感應(yīng)電壓，燒毀電路中的器件。同 時(shí)，電流瞬變還會(huì)在LC共振電路中產(chǎn)生振蕩，振蕩會(huì)產(chǎn)生大量福射，造成EMI問(wèn)題，加速 絕緣材料的老化，對(duì)電路的穩(wěn)定性和可靠性造成很大的威脅。
[0004] 為了減小運(yùn)種電壓的震蕩，提升器件的穩(wěn)定性及可靠性，就需要在反向恢復(fù)過(guò)程 中形成一個(gè)較為合適的反向恢復(fù)電流，即提高器件的軟因子。在加工工藝中，通常采取在N+ 區(qū)和N-基區(qū)之間增加一個(gè)緩沖層的方法進(jìn)行改善，運(yùn)是由于緩沖層中大量載流子的存在， 抑制電流瞬變的發(fā)生。在反向偏壓下，勢(shì)壘區(qū)在通過(guò)緩沖層結(jié)構(gòu)時(shí)擴(kuò)展減緩，運(yùn)樣經(jīng)過(guò)少子 存儲(chǔ)之后，緩沖層中還有大量的自由載流子未被抽走，從而提高二極管的下降時(shí)間tf，而提 高軟度因子。
[0005] S=tf/ts tf:從電流過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始，至Ij反向恢復(fù)峰值電流的時(shí)間間隔 ts:從反向恢復(fù)峰值電流到電流到零點(diǎn)的時(shí)間間隔為ts S:軟度因子 常規(guī)的外延工藝是在襯底上直接使用恒定注入、稀釋流量的方法生長(zhǎng)外延層，外延層 濃度一致不變，運(yùn)種方法形成的過(guò)渡區(qū)非常短，對(duì)抗擊反向恢復(fù)電流沖擊的能力很小。而傳 統(tǒng)的制作緩沖層工藝方法是使用注入、擴(kuò)散工藝在N-襯底形成緩沖層及N+層，由于注入過(guò) 程的不可控，造成緩沖層雜質(zhì)濃度、緩沖層厚度、雜質(zhì)濃度分布等參數(shù)不可控，最終導(dǎo)致器 件參數(shù)的不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種FRD用娃外延片制備方法，所述方法通過(guò) 對(duì)流量的控制，形成一個(gè)可控的外延濃度漸變的長(zhǎng)過(guò)渡區(qū)外延層，不僅能提高器件的軟度 因子，還能保持器件原有的電學(xué)特性。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種FRD用娃外延片制備方 法，其特征在于包括如下步驟： 1) 在娃襯底上表面生長(zhǎng)一層本征層； 2) 固定娃源流量，將注入的滲雜劑流量逐漸變小，同時(shí)將稀釋氨流量逐漸變大，在本征 層的上表面生長(zhǎng)雜質(zhì)濃度漸變的緩沖層； 3) 在所述緩沖層上生長(zhǎng)外延層。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:在所述的步驟1)之前，還包括對(duì)娃襯底進(jìn)行進(jìn)行HCL氣腐 的步驟，用于將娃襯底表面的自然氧化層及拋光處理時(shí)形成的微缺陷層去除。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述的肥L氣腐過(guò)程是在1120-°C-117(TC溫度下進(jìn)行的， 將HCL通入外延爐的腔室內(nèi)，利用HCL對(duì)拋光片表面進(jìn)行輕腐蝕處理，去除厚度為0.化m -0.化111。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:在所述的步驟1)之前，還包括使用肥1對(duì)外延爐的腔室進(jìn) 行處理W及將石墨基座進(jìn)行包娃處理的步驟。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述襯底使用重滲神的N型〈111〉拋光片，電阻率0.002 O .cm -0.004 0 .cm。
[0012] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述本征層的厚度為0.5皿-I皿。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述漸變緩沖層的電阻率為0.02Q .cm -0.5Q .cm,厚度 為20皿-30皿。
[0014] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:在緩沖層生長(zhǎng)之前，首先使用大流量H2進(jìn)行bake,用于將 表層及腔室內(nèi)雜質(zhì)得到控制，之后生長(zhǎng)本征層。
[0015] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述步驟2)中在漸變緩沖層的生長(zhǎng)時(shí)，固定娃源流量，首 先，使用最大流量的滲雜劑，其流量值為850sccm，并使用最小流量的稀釋氨，其流量值為 0.3slm，得到0.02 Q .cm電阻率的緩沖層，然后將注入的滲雜劑流量逐漸變小，同時(shí)稀釋氨 流量逐漸變大，最終形成0.5 Q . cm電阻率的緩沖層，完成漸變的緩沖層生長(zhǎng)。
[0016] 進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述的外延層的生長(zhǎng)溫度為113(TC-117(rC，電阻率為18 Q .cm -20 Q .cm,厚度為70皿-80皿。
[0017] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明使用注入及稀釋流量同時(shí)漸變 (Ramp)的方法，通過(guò)對(duì)流量的精確控制，可W形成一個(gè)可控的外延濃度漸變的長(zhǎng)過(guò)渡區(qū)外 延層，緩沖層雜質(zhì)濃度及分布、緩沖層厚度等參數(shù)可控，且重復(fù)性、一致性較好。在過(guò)渡區(qū)生 長(zhǎng)完成后，采用傳統(tǒng)工藝生長(zhǎng)最外層N-層，W保持器件需要的反向電壓等電參數(shù)特性，因此 本方法不僅能提高器件的軟度因子，還能保持器件原有的電學(xué)特性。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明所述的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是常規(guī)FRD外延片縱向電阻率分布曲線； 圖3是本發(fā)明所述方法=次加工漸變緩沖層外延片縱向電阻率分布曲線疊加圖； 其中：1、娃襯底2、本征層3、雜質(zhì)濃度漸變的緩沖層4、外延層。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可W 采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在不違背本發(fā)明內(nèi)