[發明專利]二極管的制備方法和二極管

在審

• 申請號: 201610294894.9
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN107346735A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 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;H01L29/06
• 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

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P-型體區和P-型溝道，形成了一種低勢壘的二極管，同時，制備的二極管具備較小的反向電流，較小的反向恢 復時間，較高的反向阻斷電壓和較低的導通壓降。。

有鑒于此，本發明提出了一種二極管的制備方法，包括：在形成N型外延層的N型襯底上，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，并繼續刻蝕掉指定厚度的N型外延層，以形成所述N型外延層的注入窗口；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，通過所述注入窗口在所述N型外延層中形成P-型體區；在所述注入預留區域下方的N型外延層中形成P-型溝道；在形成所述P-型溝道后，去除所述隔離氧化層；在去除所述隔離氧化層的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P-型體區和P-型溝道，形成了一種低勢壘的二極管，同時，制備的二極管具備較小的反向電流，較小的反向恢復時間，較高的反向阻斷電壓和較低的導通壓降。。

具體地，在形成柵氧化層、多晶硅層和隔離氧化層后，對隔離氧化層進行各向同性刻蝕處理，可以采用氣體各向腐蝕，或者濕法腐蝕，以形成不被隔離氧化層覆蓋的注入預留區域(多晶硅層和下方的柵氧化層)，并繼續采用反應離子刻蝕(Reactive Ion Etching，簡稱RIE)等各向異性刻蝕方法對多晶硅層和柵氧化層進行完全刻蝕后，對N型外延層進行指定厚度的刻蝕，在形成P-型體區后，去除圖形化掩膜以形成P-型溝道，避免了高濃度的離子注入，在保證二極管具備低勢壘的同時，也具備低漏電特性，提升了器件的可靠性。

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，依次形成柵氧化層、多晶硅層和隔離氧化層，具體包括以下步驟：采用溫度范圍為900～1200℃的熱氧化工藝在所述N型外延層上形成所述柵氧化層；在所述柵氧化層的上方，采用溫度范圍為500～800℃的化學氣相淀積工藝形成所述多晶硅層；在所述多晶硅層的上方，采用化學氣相淀積工藝形成正硅酸乙酯層，以作為所述隔離氧化層。

在該技術方案中，通過熱氧化工藝形成多晶硅層下方的柵氧化層，降低了二極管的漏電流，在經過刻蝕多晶硅層和柵氧化層后，對N型外延層 進行離子注入，以形成P-型體區，并在去除圖形化掩膜后形成注入預留區域下方的N型外延層的P-型溝道，降低了二極管的勢壘和導通壓降。

在上述任一項技術方案中，優選地，在所述多晶硅層的上方，采用化學氣相淀積工藝形成正硅酸乙酯層，以作為所述隔離氧化層，具體包括以下步驟：在所述多晶硅層的上方，采用溫度范圍為300～900℃，壓力范圍為0.1～0.5托的化學氣相淀積工藝形成所述正硅酸乙酯層，以作為所述隔離氧化層。

在該技術方案中，通過形成正硅酸乙酯層得到了P-型溝道的掩蔽，避免了高劑量注入形成的溝道，降低了生產成本，且提高了器件的可靠性。