[發明專利]一種快恢復二極管結構及其制造方法

在審

• 申請號: 202110794783.5
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113594262A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李學會;和巍巍;汪之涵;孫軍
• 申請（專利權）人: 深圳基本半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種快恢復二極管結構，包括自下而上層疊的下金屬層、襯底、外延層、場氧化層及上金屬層。所述外延層的導電類型與所述襯底相同，所述外延層上部形成陽極阱區、場限環及截止環，所述陽極阱區的導電類型與所述外延層相反，用于構成快恢復二極管結構的有源區，所述場限環與所述外延層的導電類型相反，用于構成快恢復二極管結構的終端耐壓區，所述截止環的導電類型與所述陽極阱區及所述場限環的導電類型相同，用于截止耗盡層向外展寬，并隔離外界雜質離子。本發明還公開了一種快恢復二極管結構的制造方法，能夠減少了光刻次數，節省制造成本，同時芯片可靠性更高。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種快恢復二極管結構及其制造方法。

背景技術

快恢復二極管(簡稱FRD)是一種具有開關特性好、反向恢復時間短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。快恢復二極管的內部結構與普通PN結二極管不同，它屬于PIN結型二極管，即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I，構成PIN硅片。在實際生產中，基區I一般用摻雜濃度較低的N型外延層制作，N型硅材料一般用摻雜濃度較高的N型外延層制作。因基區很薄，反向恢復電荷很小，所以快恢復二極管的反向恢復時間較短，正向壓降較低，反向擊穿電壓較高。

然而，傳統FRD的芯片制造一般是采用摻雜濃度較高的N型截止環的方式制作而成，如此將包含5次光刻，分別是：陽極區和場限環光刻、截止環N+區光刻、接觸孔光刻、金屬光刻和鈍化層光刻。由于陽極區和場限環兩者與截止環注入的雜質離子類型不同，需要分開進行兩次光刻，從而導致整個制造過程光刻次數過多，制造成本較高。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種快恢復二極管結構及其制造方法，能夠減少光刻次數，節省制造成本。

本發明為達上述目的所提出的技術方案如下：

一種快恢復二極管結構，包括自下而上層疊的下金屬層、襯底、外延層、場氧化層及上金屬層，所述外延層的導電類型與所述襯底相同，所述外延層上部形成陽極阱區、場限環及截止環，所述陽極阱區的導電類型與所述外延層相反，用于構成快恢復二極管結構的有源區，所述場限環與所述外延層的導電類型相反，用于構成快恢復二極管結構的終端耐壓區，所述截止環的導電類型與所述陽極阱區及所述場限環的導電類型相同，用于截止耗盡層向外展寬，并隔離外界雜質離子。

一種快恢復二極管結構的制造方法，包括以下步驟：

A、在襯底上形成與襯底導電類型相同的外延層；

B、在所述外延層的表面形成場氧化層；

C、對所述場氧化層進行光刻，并以刻蝕后的場氧化層作為掩模進行離子注入，以同時形成與所述外延層導電類型相反的陽極阱區、場限環及截止環；

D、對所述場氧化層進行刻蝕，以形成接觸孔；

E、在芯片表面濺射金屬，以形成上金屬層；

F、對芯片進行減薄，并在所述襯底下方制作下金屬層。

上述快恢復二極管結構及其制造方法通過形成與陽極阱區及場限環的導電類型相同的截止環。所述截止環在能夠截止耗盡層向外展寬及防止外界的雜質離子進入芯片內部的作用的同時，還使得所述快恢復二極管結構在制造時，僅通過一次光刻與刻蝕工藝，即可同時進行離子注入以形成對陽極阱區、場限環及截止環，且同時制作截止環33時擴散的結深要深一些，故阻擋外界雜質的能力更強。如此，減少了光刻次數，節省制造成本，同時芯片可靠性更高。

附圖說明

圖1為本發明提供的快恢復二極管結構的一較佳實施方式的結構示意圖。

圖2為本發明提供的快恢復二極管結構的一較佳實施方式的仿真圖。