[發明專利]金屬氧化半導體P-N 接面二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201210007645.9
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN103208422A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 趙國梁;郭鴻鑫;蘇子川;陳美玲
• 申請（專利權）人: 英屬維京群島商節能元件股份有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/06;H01L29/861
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

及其制作方法?

技術領域

本發明涉及一種金屬氧化半導體P-N接面二極管及其制作方法；尤其是涉及以一制作方法以提供出一種較短的反向回復時間(t_RR)等特性的金屬氧化半導體P-N接面二極管。?

背景技術

蕭基二極管(Schottky?Diode)為以電子作為載流子的單極性元件，因沒有少數載流子復合的因素，其特性為速度快，且于加入較低的正向偏置電壓(Forward?Bias?Voltage；V_f)時，便可有較大的順向電流與較短的反向回復時間(Reverse?Recovery?Time；t_RR)，但若加入持續增加的反向偏壓時，則會有較大的漏電流(與金屬功函數及半導體摻雜濃度所造成的蕭基能障(Schottky?Barrier)有關)。而P-N二極管則為一種雙載流子元件，傳導電流量大，但元件的正向偏置電壓一般較蕭基二極管高，且因空穴載流子的作用使P-N二極管反應速度較慢，反向回復時間較長。?

為綜合蕭基二極管與P-N二極管的優點，一種柵式二極管的架構便被發展出來。該元件具有與蕭基二極管相匹敵或更低的正向偏置電壓，反向偏壓漏電流的性能則接近P-N二極管，較蕭基二極管為低。此外，該元件在高溫的反向回復時間與蕭基二極管相近，或略大。其元件的界面可耐受溫度則較蕭基二極管更高，在元件的可靠度上為較蕭基二極管優良。?

關于柵式二極管，其代表性前案可參閱美國專利第6624030號(專利名稱：Method?of?fabricating?power?rectifier?device?having?a?laterally?graded?P-N?junction?for?a?channel?region)中所揭露的元件結構與技術；并請參閱如圖1a至圖11所示的主要制作工藝步驟。?

首先，如圖1a所示，提供基板20(N⁺型)與已長好的外延層(Epitaxial?Layer，N-型)22，并于其上成長一氧化層(Field?Oxide)50。而接著在圖1b中，利用光致抗蝕劑層(Photoresist)52進行光刻制作工藝(lithography)及蝕刻制作?工藝(etching)，以移除部分的氧化層50，并進行離子注入層的第一次硼離子(B+)注入(Boron?Implantation)。接著在圖1c中，于移除光致抗蝕劑層52后，對離子注入層的硼離子進行熱驅入(Boron?Thermal?Drive-In)以形成環形邊緣的P-型層28與中心導接的P-型層30，然后進行離子注入層二氟化硼的第二次離子(BF2，二氟化硼)注入。而在圖1d和圖1e中，利用光致抗蝕劑層54進行第二次光刻制作工藝及蝕刻制作工藝，以移除所露出的部分氧化層50。?

其次在圖1f中，在移除光致抗蝕劑層54后，再接著依序成長出柵極氧化層(Gate?Oxide)56、多晶硅層(Polysilicon?Layer)58與絕緣的氮化硅層(Silicon?Nitride)60，并進行砷離子(As+)注入。接著在圖1g中，先在其整體外表形成出化學氣相沉積的氧化層(CVD?Oxide)62，并于其上形成出如圖所示的具有柵極圖案的光致抗蝕劑層64。接著在圖1h中，利用濕式蝕刻的方式對化學氣相沉積的氧化層62進行蝕刻，而形成出所示的結果。而接著在圖1i中，利用干式蝕刻的方式進行蝕刻，以移除所露出的部分氮化硅層60，并再接著進行離子注入層的第三次硼離子(B+)注入，以形成通道區域(channel?region)的P型層66。?

其次在圖1j中，于移除光致抗蝕劑層64后，再進行離子注入層的第四次硼離子(B+)注入，以形成側面包覆(lateral?graded?pockets)的P型層36。接著在圖1k中，利用濕式蝕刻的方式進行蝕刻，以移除所余的氧化層62，并再利用干式蝕刻的方式進行蝕刻，以移除所露出的部分多晶硅層58。最后，在圖11中，利用濕式蝕刻的方式進行蝕刻，以移除所余的氮化硅層60，并再進行砷離子(As+)注入，以形成源極/漏極的N型摻雜區域(N-doped?source/drain?regions)24，從而完成元件的制作工藝部分；而后續則依序進行金屬鍍制、光刻與蝕刻等相關制作工藝，以完成晶片的前端制作工藝。?

以上述制作工藝所完成的柵式二極管相較于蕭基二極管有較低的反向偏壓漏電流、相接近的正向偏置電壓以及有較高的界面耐受溫度，并且測試結果具有較佳的可靠度，但其反向回復時間于室溫之下則較蕭基二極管來得高，從而使得其元件性能下降。?

發明內容