[發明專利]快恢復二極管及快恢復二極管的制作方法

在審

• 申請號: 201410535524.0
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104269444A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 義夫
• 申請（專利權）人: 麗晶美能（北京）電子技術有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言，涉及一種快恢復二極管及快恢復二極管的制作方法。

背景技術

快恢復二極管(FRED)是一種具有開關特性好、反向恢復時間短等特點的半導體二極管，主要應用于開關電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用。快恢復二極管是用電設備高頻化(20kHZ以上)和高頻設備固態化發展不可或缺的重要器件。

現有快恢復二極管通常具有平面結構或凹槽結構兩種形式。如圖1所示，平面結構的快恢復二極管包括基體10′，設置于基體10′中的摻雜結層20′，以及設置于摻雜結層20′和基體10′表面上的金屬層30′。其中，基體10′由襯底11′和設置于襯底11′上的外延層13′組成，摻雜結層20′設置于外延層13′中；摻雜結層20′的表面和基體10′的表面齊平，且摻雜結層20′的導電類型和基體10′的導電類型相反。該快恢復二極管的芯片面積較大，在快恢復二極管的結構設計過程中難以兼顧各種參數。

圖2示出了凹槽結構的快恢復二極管的剖面結構示意圖。如圖2所示，該快恢復二極管包括具有凹槽的基體10′，摻雜結層20′和金屬層30′。其中，摻雜結層20′形成于基體10′中，且摻雜結層20′圍繞凹槽的底部和部分側部設置；基體10′由襯底11′和設置于襯底11′上的外延層13′組成，摻雜結層20′設置于外延層13′中；摻雜結層20′的導電類型與基體10′的導電類型相反。同圖1所示的平面結構的快恢復二極管相比，在同等性能條件下，該快恢復二極管的面積得以縮小。

上述凹槽結構的快恢復二極管中，凹槽的側墻(side?walls)是通過干法刻蝕形成的，使其表面質量很差，而金屬層與其直接接觸，進而導致器件容易產生漏電流。另外，由于電導調制效應易導致凹槽邊緣產生電流聚集，使得漏電流進一步增大，甚至出現可靠性的問題。針對上述問題，目前還沒有有效的解決方法。

發明內容

本發明旨在提供一種快恢復二極管及快恢復二極管的制作方法，以降低快恢復二極管中的漏電流，并提高快恢復二極管的可靠性。

為此，本發明提供了一種快恢復二極管，該快恢復二極管包括：具有凹槽的基體；摻雜結層，設置于基體中，且摻雜結層圍繞凹槽的全部內表面設置，摻雜結層的導電類型與基體的導電類型相反；以及金屬層，設置于凹槽中以及基體的表面上，且金屬層與摻雜結層相連。

進一步地，基體由襯底和設置于襯底上的外延層組成，摻雜結層設置于外延層中。

進一步地，基體的導電類型為N型，摻雜結層的導電類型為P型；或基體的導電類型為P型，摻雜結層的導電類型為N型。

同時，一種快恢復二極管的制作方法，該制作方法包括以下步驟：在基體中形成凹槽；在基體中形成圍繞凹槽的全部內表面的摻雜結層，摻雜結層的導電類型與基體的導電類型相反；以及在凹槽中以及基體的表面上形成金屬層。

進一步地，形成凹槽的步驟包括：在基體上形成掩膜層和光刻膠層；對光刻膠層進行光刻，以在光刻膠層中形成圖形；沿光刻膠層中的圖形依次刻蝕掩膜層和基體，以在基體中形成凹槽。

進一步地，基體由襯底和設置于襯底上的外延層組成；在形成凹槽的步驟中，在外延層中形成摻雜結層。

進一步地，形成摻雜結層的步驟包括：進行離子注入，以在基體中形成圍繞凹槽的全部內表面的摻雜結預備層；進行熱擴散，以使得摻雜結預備層擴散形成摻雜結層。

進一步地，基體的導電類型為N型時，離子注入為P型離子注入；基體的導電類型為P型時，離子注入為N型離子注入。

進一步地，在離子注入之后，去除光刻膠層和掩膜層。

本發明通過在基體中設置圍繞凹槽的全部內表面的摻雜結層，從而使得金屬層與摻雜結層之間形成良好地接觸，進而降低了由于質量不好的凹槽側壁(干法刻蝕會導致凹槽側壁的質量不好)與金屬層接觸產生的漏電流。同時，具有上述結構的快恢復二極管還能避免凹槽邊緣產生電流聚集，從而能夠在肖特基區域獲得一個更均勻的電流分布，進而提高了快恢復二極管的可靠性。

附圖說明

構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了現有平面結構的快恢復二極管的剖面結構示意圖；

圖2示出了現有凹槽結構的快恢復二極管的剖面結構示意圖；

圖3示出了本發明提供的快恢復二極管的剖面結構示意圖；