[發明專利]降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構和制造方法

在審

• 申請號: 202110964535.0
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113410311A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 朱偉東;趙泊然;王曉榮
• 申請（專利權）人: 江蘇應能微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/45;H01L21/329
• 代理公司: 無錫市興為專利代理事務所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

1.一種降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構，其特征在于，包括：重摻雜第一導電類型襯底(1)，在重摻雜第一導電類型襯底(1)上生長有輕摻雜第一導電類型外延層(2)；在輕摻雜第一導電類型外延層(2)內頂部設有第二導電類型重摻雜區(3)；至少一圈隔離槽(4)挖穿輕摻雜第一導電類型外延層(2)，將轉向二極管器件區隔離出來，隔離槽(4)內填充有絕緣材料；

在第二導電類型重摻雜區(3)表面沉積有介質層(5)，并在介質層(5)中形成有接觸孔(501)；

在第二導電類型重摻雜區(3)內設有第二導電類型的表面注入區(6)；

在介質層(5)上生長有金屬層(7)，所述金屬層(7)填充接觸孔(501)并與第二導電類型的表面注入區(6)接觸。

2.如權利要求1所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構，其特征在于，

介質層(5)表面外圈多余的金屬被刻蝕去除，介質層(5)和金屬層(7)表面沉積有鈍化層(8)；在鈍化層(8)中刻蝕形成用于打線連接金屬層的空腔(801)。

3.如權利要求1或2所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構，其特征在于，

重摻雜第一導電類型襯底(1)的電阻率為0.001-0.005ohm·cm。

4.如權利要求1或2所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構，其特征在于，

輕摻雜第一導電類型外延層(2)的電阻率為100-8000ohm·cm，厚度為10-50微米。

5.如權利要求1或2所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管結構，其特征在于，

第二導電類型的表面注入區(6)通過在第二導電類型重摻雜區(3)表面離子注入能量，并用快速熱退火來激活注入的離子形成。

6.一種降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，提供重摻雜第一導電類型襯底(1)，在重摻雜第一導電類型襯底(1)上生長一層具有相同導電類型的輕摻雜第一導電類型外延層(2)；

步驟S2，在輕摻雜第一導電類型外延層(2)上通過離子注入形成和襯底及外延層導電類型相反的第二導電類型重摻雜區(3)；并用熱退火來推結及激活注入離子；

步驟S3，在晶圓表面設置至少一圈隔離槽(4)，隔離槽(4)挖穿輕摻雜第一導電類型外延層(2)，將轉向二極管器件區隔離出來，并在隔離槽(4)內填充絕緣材料；

步驟S4，在第二導電類型重摻雜區(3)表面沉積介質層(5)，刻蝕介質層(5)形成接觸孔(501)，用離子注入能量形成第二導電類型的表面注入區(6)，并用快速熱退火來激活注入的離子，這樣使得注入的離子停留在表面；

步驟S5，在介質層(5)上生長金屬層(7)，所述金屬層(7)填充接觸孔(501)并與第二導電類型的表面注入區(6)接觸；金屬層(7)會覆蓋介質層(5)表面；

刻蝕介質層(5)表面外圈多余的金屬，然后沉積鈍化層(8)；在鈍化層(8)中刻蝕形成用于打線連接金屬層的空腔(801)。

7.如權利要求6所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管的制造方法，其特征在于，

步驟S1中，重摻雜第一導電類型襯底(1)的電阻率為0.001-0.005ohm·cm；輕摻雜第一導電類型外延層(2)的電阻率為100-8000ohm·cm，厚度為10-50微米。

8.如權利要求6所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管的制造方法，其特征在于，

步驟S2中，離子注入的劑量為1.0E15/cm2-5.0E16/cm2。

9.如權利要求6所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管的制造方法，其特征在于，

步驟S3中，隔離槽(4)的深度11-60微米。

10.如權利要求6所述的降低正向導通電壓和導通電阻的轉向二極管的制造方法，其特征在于，

步驟S4中，離子注入的能量為10-50KeV。