[發明專利]二極管的制備方法和二極管

有效

• 申請號: 201610294361.0
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN107346734B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李理;趙圣哲;馬萬里
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/861
• 代理公司: 北京友聯知識產權代理事務所(普通合伙) 11343
• 代理人: 尚志峰;汪海屏

本發明提供了一種二極管的制備方法和二極管，其中，二極管的制備方法包括：對N型外延層進行N型離子注入；在N型注入層上依次形成柵氧化層、多晶硅層和隔離氧化層；采用各向同性腐蝕工藝對隔離氧化層進行刻蝕；基于圖形化掩膜依次對多晶硅層和柵氧化層進行各向異性刻蝕；通過注入窗口在N型注入層中形成P型體區；去除圖形化掩膜，以暴露出多晶硅層的注入預留區域，并在在注入預留區域的下方的N型注入層中形成P?型注入區域；在P型體區的指定區域形成N+型源區；在形成隔離氧化層的N型襯底上形成金屬電極。通過本發明的技術方案，制備的二極管具備反向電壓大，反向恢復時間短，并且反向恢復峰值電流小等優點。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體而言，涉及一種二極管的制備方法和一種二極管。

背景技術

功率二極管是電路系統的關鍵部件，廣泛適用于在高頻逆變器、數碼產品、發電機、電視機等民用產品和衛星接收裝置、導彈及飛機等各種先進武器控制系統和儀器儀表設備的軍用場合。功率二極管有兩個重要方向拓展：

(1)向幾千萬乃至上萬安培發展，可應用于高溫電弧風洞、電阻焊機等場合；

(2)反向恢復時間越來越短，呈現向超快、超軟、超耐用方向發展，使自身不僅用于整流場合，在各種開關電路中有著不同作用。

為了滿足低功耗、高頻、高溫、小型化等工況條件，對功率二極管的耐壓、導通電阻、開啟壓降、反向恢復特性、高溫特性等參數的要求越來越高。

相關技術中，肖特基二極管具有較低的通態壓降，較大的漏電流，反向恢復時間幾乎為零。而光電二極管具有較快的反向恢復時間，但其通態壓降很高。

因此，為了滿足快速開關器件應用配套需要，如何設計一種新的二極管，以兼顧肖特基二極管和光電二極管的特性成為亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明正是基于上述技術問題至少之一，提出了一種新的二極管的制備方案，通過在N型外延層中形成N型注入層，降低了二極管的導通壓降，同時保證了擊穿電壓和開啟電壓的平穩，漏電流低，進而提高了器件可靠性和反向電學特性。

有鑒于此，本發明提出了一種新的二極管的制備方法，包括：在形成N型外延層的N型襯底上，對所述N型外延層進行N型離子注入，以形成N型注入層；在所述N型注入層上依次形成柵氧化層、多晶硅層和隔離氧化層；在所述隔離氧化層的上方形成圖形化掩膜后，采用各向同性腐蝕工藝對所述隔離氧化層進行刻蝕；基于所述圖形化掩膜依次對所述多晶硅層和所述柵氧化層進行各向異性刻蝕，以形成所述N型注入層的注入窗口；通過所述注入窗口在所述N型注入層中形成P型體區；去除所述圖形化掩膜，以暴露出所述多晶硅層的注入預留區域，并在所述注入預留區域的下方的N型注入層中形成P-型注入區域；在所述P型體區的指定區域形成N+型源區；在形成所述隔離氧化層的N型襯底上形成金屬電極，以完成所述二極管的制備。

在該技術方案中，通過在N型外延層中形成N型注入層，降低了二極管的導通壓降，同時保證了擊穿電壓和開啟電壓的平穩，漏電流低，進而提高了器件可靠性和反向電學特性。

具體地，上述多晶硅層相當于場效應晶體管的柵極，將柵極、N+型源區和P型體區作為二極管的陽極，N型襯底作為陰極，在集成電路應用中，上述二極管不僅具備高的反向阻斷電壓，導通壓降低，反向恢復時間短，且反向恢復峰值電流小，提高了器件可靠性。

在上述技術方案中，優選地，在形成N型外延層的N型襯底上，對所述N型外延層進行N型離子注入，以形成N型注入層，具體包括以下步驟：在形成所述N型外延層的N型襯底上，對所述N型外延層進行離子注入，所述N型離子注入的劑量范圍為1E15～1E20/cm²，所述N型離子注入的能量范圍為40～100keV。

在該技術方案中，通過形成N型注入層，提高了外延層的摻雜濃度，降低了導通壓降，同時保持擊穿電壓和開啟電壓穩定，提高了器件可靠性。