[發明專利]一種帶有表面雜質濃度調節區的肖特基整流器及制造方法

在審

• 申請號: 201610890159.4
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN107946374A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳文鎖;鐘怡;歐宏旗;楊嬋;劉建;張培健
• 申請（專利權）人: 重慶中科渝芯電子有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明涉及功率半導體電力電子器件技術領域，具體是一種帶有表面雜質濃度調節區的肖特基整流器及制造方法。

背景技術

功率半導體整流器，廣泛應用于功率轉換器和電源中。兩種常見的半導體整流器結構分別是PIN整流器和肖特基整流器。

其中PIN整流器正向壓降大，反向恢復時間長，但漏電較小，并且具有優越的高溫穩定性，主要應用于300V以上的中高壓范圍。

肖特基整流器主要應用于200V以下的中低壓范圍，尤其在100V電壓等級的應用非常廣泛。肖特基整流器正向壓降小，反向恢復時間短，但反向漏電流較高，高溫可靠性較差。

在肖特基整流器的實際應用中，高反向擊穿電壓，低正向壓降、低漏電流和高可靠性一直是產品追求的性能目標。已經公開的典型的肖特基整流器，為了實現高的抗沖擊可靠性，通常在有源區表面普遍形成一層雜質濃度高于外延層雜質濃度的表面高雜質濃度區。這樣的肖特基整流器有高的抗沖擊可靠性，但也正是由于表面高雜質濃度區的存在，其漏電流變大。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中漏電流大等問題，提出在保持肖特基整流器高反向擊穿電壓，低正向壓降和高抗沖擊可靠性的前提下，具有低漏電流的優勢的器件。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種帶有表面雜質濃度調節區的肖特基整流器，其特征在于：包括重摻雜第一導電類型襯底層、輕摻雜第一導電類型外延層、第二導電類型保護環區、第一導電類型表面雜質濃度調節區、場介質層、陽極金屬層和陰極金屬層。

所述重摻雜第一導電類型襯底層覆蓋于陰極金屬層之上。

所述輕摻雜第一導電類型外延層覆蓋于重摻雜第一導電類型襯底層之上。

所述第二導電類型保護環區和第一導電類型表面雜質濃度調節區均覆蓋于輕摻雜第一導電類型外延層之上的部分表面。所述第二導電類型保護環區、第一導電類型表面雜質濃度調節區的上表面共面。

所述場介質層覆蓋于第一導電類型外延層之上的部分表面。

所述陽極金屬層覆蓋于介質層和第一導電類型表面雜質濃度調節區之上。所述陽極金屬層還覆蓋于第二導電類型保護環區之上的部分表面。

一種帶有表面雜質濃度調節區的肖特基整流器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將輕摻雜第一導電類型外延層覆蓋于重摻雜第一導電類型襯底層之上。

2)將場介質層覆蓋于輕摻雜第一導電類型外延層之上。

3)利用第一掩膜層形成閉合環形結構的第二導電類型保護環區。其環形環繞部分為有源區。

4)利用第二掩膜層刻蝕所述有源區上方的場介質層。

5)利用第三掩膜層在有源區上方部分表面形成注入窗口。

6)向步驟5)形成的注入窗口低能量注入第一導電類型的雜質。

7)去除光刻膠后，高溫退火形成第一導電類型表面雜質濃度調節區。

8)在介質層、第一導電類型表面雜質濃度調節區的上表面和第二導電類型保護環區之上的部分表面上形成陽極金屬層。

9)在重摻雜第一導電類型襯底層的下表面上覆蓋陰極金屬層。

進一步，所述第二導電類型保護環區為閉合狀的環形結構。環形包圍的中間區域為有源區。

進一步，所述場介質層位于有源區外部。所述第一導電類型表面雜質濃度調節區位于有源區內部。

進一步，所述第一導電類型表面雜質濃度調節區為獨立的一個連通區域或多個獨立的連通區域。

所述第一導電類型表面雜質濃度調節區與第二導電類型保護環區可以接觸，也可以不接觸。

所述第一導電類型表面雜質濃度調節區覆蓋于有源區的部分區域。

進一步，所述場介質層還覆蓋于第二導電類型保護環區之上的部分表面。

所述場介質層與第一導電類型表面雜質濃度調節區不接觸。

進一步，所述陽極金屬層包括常規金屬層和肖特基勢壘層。所述肖特基勢壘層位于硅層表面和常規金屬層之間。所述肖特基勢壘層由鉑、鎳鉑等金屬和硅形成的合金構成。

本發明的技術效果是毋庸置疑的,本發明中的帶有表面雜質濃度調節區的肖特基整流器及其制作方法，制作所得的產品保持高反向擊穿電壓，低正向壓降和高抗沖擊可靠性的前提下，具有低漏電流的優點。

附圖說明

圖1為本發明實施例的新器件1剖面結構示意圖；

圖2為本發明實施例的新器件2剖面結構示意圖；

圖3為本發明實施例的新器件正向特性曲線對比示意圖；