一種溝槽型frd芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是，涉及一種溝槽型FRD芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]FRD即快恢復(fù)二極管，是一種具有開(kāi)關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間短特點(diǎn)的半導(dǎo)體二極管?？旎謴?fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是PN 二極管與肖特基二極管并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其按功能區(qū)域劃分包括芯片中間的工作區(qū)即有源區(qū)和工作區(qū)四周的耐壓環(huán)(保護(hù)環(huán))區(qū)域即終端區(qū)。傳統(tǒng)FRD芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝一般需要4-6道光刻工序，隨著光刻次數(shù)的增多，芯片的制作成本也隨之增高，且由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的局限性，其正向壓降較高，且存在一定的漏電風(fēng)險(xiǎn)，安全性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種溝槽型FRD芯片，其溝槽型結(jié)構(gòu)有效的減少了正向壓降，降低了漏電的風(fēng)險(xiǎn)，保證了其使用過(guò)程中的高效和安全，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效的降低了生產(chǎn)成本。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種溝槽型FRD芯片，包括N+襯底層、N-外延層、P型摻雜區(qū)、氧化層、鋁層和金屬層，所述N-外延層設(shè)置在N+襯底層上，所述P型摻雜區(qū)設(shè)置在N-外延層上，所述氧化層設(shè)置在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述鋁層設(shè)置在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述金屬層設(shè)置在N+襯底層遠(yuǎn)離N-外延層的一側(cè)，所述終端區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有終端區(qū)溝槽，所述有源區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有有源區(qū)溝槽，所述終端區(qū)溝槽和有源區(qū)溝槽內(nèi)填充有氧化物。
[0006]優(yōu)選的，所述氧化層和氧化物為二氧化硅，所述氧化層厚度為1.5-2.Ομπι。
[0007]優(yōu)選的，所述P型摻雜區(qū)結(jié)深2.8-3.2μπι。
[0008]優(yōu)選的，所述終端區(qū)溝槽和有源區(qū)溝槽深度為3.8-4.2μπι，所述終端區(qū)溝槽為環(huán)繞有源區(qū)溝槽的閉合環(huán)型溝槽。
[0009]優(yōu)選的，所述金屬層為T(mén)i/Ni/Ag復(fù)合層，其中，Ti層厚度為0.1-0.3ym，Ni層厚度為
0.1-0.3ym，Ag層厚度為0.7-1.Ομπι，所述Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設(shè)置在Ti層上，Ag層設(shè)置在Ni層上。
[0010]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型采用溝槽型結(jié)構(gòu)，有效的減少了正向壓降，降低了漏電的風(fēng)險(xiǎn)，保證了其使用過(guò)程中的高效和安全，由于其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制備步驟大大減少，大大節(jié)省了芯片的制作成本。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片剖視圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片制備方法中步驟I)形成的中間產(chǎn)品剖視圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片制備方法中步驟2)形成的中間產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片制備方法中步驟2)形成的中間產(chǎn)品剖視圖；
[0015]圖5為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片制備方法中步驟3)形成的中間產(chǎn)品剖視圖；
[0016]圖6為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片制備方法中步驟4)形成的中間產(chǎn)品剖視圖；
[0017]其中，I為N+襯底層、2為N-外延層、3為P型摻雜區(qū)、41為終端區(qū)溝槽、42為有源區(qū)溝槽、5為氧化層、6為光刻膠、7為鋁層、8為金屬層。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中溝槽型FRD芯片，包括N+襯底層1、N_外延層
2、P型摻雜區(qū)3、氧化層5、鋁層7和金屬層8，N-外延層2設(shè)置在N+襯底層I上，P型摻雜區(qū)3設(shè)置在N-外延層2上，氧化層5設(shè)置在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)3上，鋁層7設(shè)置在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3上，金屬層8設(shè)置在N+襯底層I遠(yuǎn)離N-外延層2的一側(cè)，終端區(qū)的P型摻雜區(qū)3內(nèi)刻蝕有終端區(qū)溝槽41，有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3內(nèi)刻蝕有有源區(qū)溝槽42，終端區(qū)溝槽41和有源區(qū)溝槽42內(nèi)填充有氧化物。該溝槽型FRD芯片中P型摻雜區(qū)3結(jié)深3.0ym，終端區(qū)溝槽41和有源區(qū)溝槽42深度為4.Ομπι，終端區(qū)溝槽41為環(huán)繞有源區(qū)溝槽42的閉合環(huán)型溝槽，有源區(qū)溝槽42可以根據(jù)產(chǎn)品需求生產(chǎn)為不同的形狀，氧化層5和氧化物為二氧化硅，氧化層5厚度為1.6μπι，氧化層5使溝槽型FRD芯片表面形成鈍化層，使芯片免受污染、損傷等損壞；金屬層8為T(mén)i/Ni/Ag復(fù)合層，其中，Ti層厚度為0.2ym，Ni層厚度為0.2ym，Ag層厚度為0.8ym，Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設(shè)置在Ti層上，Ag層設(shè)置在Ni層上。
[0020]當(dāng)然，上述實(shí)施例中各部件規(guī)格尺寸也有其它選擇，如:P型摻雜區(qū)3結(jié)深為2.8-
3.2μπι，終端區(qū)溝槽41和有源區(qū)溝槽42深度為3.8-4.2μπι，氧化層5厚度為1.5_2.Ομπι，金屬層8中Ti層厚度為0.1-0.3ym，Ni層厚度為0.1-0.3ym，Ag層厚度為0.7-1.Ομπι，在這些范圍內(nèi)，本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片均具有壓降低，漏電風(fēng)險(xiǎn)更低的特點(diǎn)。
[0021]以上為本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片結(jié)構(gòu)的描述，下面對(duì)其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]一種溝槽型FRD芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0023]I)對(duì)N+襯底層I和N-外延層2進(jìn)行清洗后，在N-外延層2表面擴(kuò)散或注入硼離子，形成P型摻雜區(qū)3，形成的中間產(chǎn)品如圖2所示；
[0024]進(jìn)一步的，該步驟中P型摻雜區(qū)3結(jié)深優(yōu)選為2.8-3.2μπι；
[0025]2)通過(guò)涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，分別在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)3刻蝕形成終端區(qū)溝槽41，在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3內(nèi)刻蝕形成有源區(qū)溝槽42后，去除涂膠過(guò)程涂覆在P型摻雜區(qū)3上的光刻膠，形成的中間產(chǎn)品如圖3、4所示；
[0026]進(jìn)一步，該步驟中終端區(qū)溝槽41和有源區(qū)溝槽42深度為3.8-4.2μπι，終端區(qū)溝槽41為環(huán)繞有源區(qū)溝槽42的閉合環(huán)型溝槽；
[0027]3)在P型摻雜區(qū)3上沉積氧化物，通過(guò)涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，刻蝕除去沉積在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的氧化物，保留沉積在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的氧化物，形成氧化層5;保留涂膠過(guò)程涂覆在氧化層上的光刻膠6，形成的中間產(chǎn)品如圖5所示；
[0028]進(jìn)一步，該步驟中氧化層5和氧化物為二氧化娃，氧化層5厚度優(yōu)選為1.5-2.0ym，氧化層5使溝槽型FRD芯片表面形成鈍化層，使芯片免受污染、損傷等損壞；
[0029]4)在P型摻雜區(qū)3上濺射金屬鋁后進(jìn)行清洗，去除步驟3)中涂覆在氧化層5上的光刻膠6和光刻膠6上面的金屬鋁，保留濺射在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的金屬鋁，形成鋁層7，形成的中間產(chǎn)品如圖6所示；
[0030]進(jìn)一步，該步驟中清洗采用化學(xué)溶劑清洗，所述化學(xué)溶劑優(yōu)選為去膠液或丙酮；
[0031]5)對(duì)N+襯底層I遠(yuǎn)離N-外延層2的一側(cè)進(jìn)行減薄處理后，在其表面濺射或者蒸發(fā)形成金屬層8，即得所述溝槽型FRD芯片，如圖1所示；
[0032]進(jìn)一步，該步驟中金屬層8為T(mén)i/Ni/Ag復(fù)合層，其中，Ti層厚度優(yōu)選為0.1-0.3μηι，Ni層厚度優(yōu)選為0.1-0.3μπι，Ag層厚度優(yōu)選為0.7-1.Ομπι，Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設(shè)置在Ti層上，Ag層設(shè)置在Ni層上。
[0033]下面結(jié)合一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型中溝槽型FRD芯片的制備方法進(jìn)行描述，包括以下步驟:
[0034]I)對(duì)N+襯底層I和N-外延層2進(jìn)行清洗后，在N-外延層2表面擴(kuò)散硼離子，形成P型慘雜區(qū)3，？型慘雜區(qū)3結(jié)深為3μι;
[0035]2)通過(guò)涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，分別在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)3刻蝕形成終端區(qū)溝槽41，在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3內(nèi)刻蝕形成有源區(qū)溝槽42后，去除涂膠過(guò)程涂覆在P型摻雜區(qū)3上的光刻膠，終端區(qū)溝槽41和有源區(qū)溝槽42深度為4.Ομπι，終端區(qū)溝槽41為環(huán)繞有源區(qū)溝槽42的閉合環(huán)型溝槽；
[0036]3)在P型摻雜區(qū)3上沉積氧化物，通過(guò)涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，刻蝕除去沉積在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的氧化物，保留沉積在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的氧化物，形成氧化層5;保留涂膠過(guò)程涂覆在氧化層上的光刻膠6，氧化層5和氧化物為二氧化硅，氧化層5厚度優(yōu)選為I.6μηι;
[0037]4)在P型摻雜區(qū)3上濺射金屬鋁后進(jìn)行清洗，去除步驟3)中涂覆在氧化層5上的光刻膠6和光刻膠6上面的金屬鋁，保留濺射在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)3表面的金屬鋁，形成鋁層7，清洗采用化學(xué)溶劑清洗，所述化學(xué)溶劑為丙酮；
[0038]5)對(duì)N+襯底層I遠(yuǎn)離N-外延層2的一側(cè)進(jìn)行減薄處理后，在其表面濺射形成金屬層8，即得所述溝槽型FRD芯片，金屬層8為T(mén)i/Ni/Ag復(fù)合層，其中，Ti層厚度為0.2ym，Ni層厚度為0.2ym，Ag層厚度為0.8ym，Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設(shè)置在Ti層上，Ag層設(shè)置在Ni層上。
[0039]采用上述制備方法批量生產(chǎn)溝槽型FRD芯片，由于其采用二道光刻工序即完成終產(chǎn)品的生產(chǎn)，使得生產(chǎn)成本顯著降低，且采用溝槽式的結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的壓降更低，漏電現(xiàn)象得到明顯控制，保證了大批量生產(chǎn)的低成本和高質(zhì)量，該方法和產(chǎn)品均具有良好的推廣前景。
[0040]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溝槽型FRD芯片，其特征在于，包括N+襯底層、N-外延層、P型摻雜區(qū)、氧化層、招層和金屬層，所述N-外延層設(shè)置在N+襯底層上，所述P型摻雜區(qū)設(shè)置在N-外延層上，所述氧化層設(shè)置在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述鋁層設(shè)置在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述金屬層設(shè)置在N+襯底層遠(yuǎn)離N-外延層的一側(cè)，所述終端區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有終端區(qū)溝槽，所述有源區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有有源區(qū)溝槽，所述終端區(qū)溝槽和有源區(qū)溝槽內(nèi)填充有氧化物。2.如權(quán)利要求1所述的溝槽型FRD芯片，其特征在于，所述氧化層和氧化物為二氧化硅，所述氧化層厚度為1.5-2.Ομπι。3.如權(quán)利要求1所述的溝槽型FRD芯片，其特征在于，所述P型摻雜區(qū)結(jié)深2.8-3.2μπι。4.如權(quán)利要求1所述的溝槽型FRD芯片，其特征在于，所述終端區(qū)溝槽和有源區(qū)溝槽深度為3.8-4.2μπι，所述終端區(qū)溝槽為環(huán)繞有源區(qū)溝槽的閉合環(huán)型溝槽。5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的溝槽型FRD芯片，其特征在于，所述金屬層為T(mén)i/Ni/Ag復(fù)合層，其中，1';[層厚度為0.1-0.3卩111，祖層厚度為0.1-0.3卩111，4〖層厚度為0.7-1.0卩111，所述Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設(shè)置在Ti層上，Ag層設(shè)置在Ni層上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種溝槽型FRD芯片，包括N+襯底層、N-外延層、P型摻雜區(qū)、氧化層、鋁層和金屬層，所述N-外延層設(shè)置在N+襯底層上，所述P型摻雜區(qū)設(shè)置在N-外延層上，所述氧化層設(shè)置在終端區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述鋁層設(shè)置在有源區(qū)的P型摻雜區(qū)上，所述金屬層設(shè)置在N+襯底層遠(yuǎn)離N-外延層的一側(cè)，所述終端區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有終端區(qū)溝槽，所述有源區(qū)的P型摻雜區(qū)內(nèi)刻蝕有有源區(qū)溝槽，所述終端區(qū)溝槽和有源區(qū)溝槽內(nèi)填充有氧化物。本實(shí)用新型中溝槽型結(jié)構(gòu)有效的減少了正向壓降，降低了漏電的風(fēng)險(xiǎn)，保證了其使用過(guò)程中的高效和安全，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效的降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H01L21/329, H01L29/06, H01L29/861
【公開(kāi)號(hào)】CN205248281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521097579
【發(fā)明人】周炳, 石英學(xué), 張志娟, 郝建勇
【申請(qǐng)人】張家港意發(fā)功率半導(dǎo)體有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日