[發明專利]一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法

在審

• 申請號: 202210536682.2
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114927420A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 王健;李照;侯斌;楊曉文;黃山圃;胡長青;王英民
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L23/60;H01L21/768;H01L29/167
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法，屬于半導體制作工藝技術領域，旨在解決現有技術中摻鉑后因補償摻雜作用器件有效濃度會有所降低，導致基區導通電阻升高，不利于靜電電流泄放，造成器件的靜電能力下降的缺陷性技術問題。本發明在主結區有抗靜電孔，抗靜電孔可以增加PN結周長，提供靜電泄放通道。接觸孔為實現金屬連線與PN結互連，鉑摻雜區實現少子壽命控制，提高器件開關速度。陽極形成后，后續通過鋁絲將其與封裝外殼連接，最終提高快恢復二極管的抗靜電能力。其次，通過設計主結區面積有利于器件散熱和提高可靠性；然后，增加8個一定尺寸的抗靜電孔，有效PN結增加約1倍，有效提升靜電泄放能力。

技術領域

本發明屬于半導體制作工藝技術領域，涉及一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法。

背景技術

快恢復二極管采用硅基外延PIN結構，為提高開關速度需要通過將鉑引入器件內部形成分布適當的復合中心，以有效減小少子壽命。但是摻鉑后因補償摻雜作用器件有效濃度會有所降低，導致基區導通電阻升高，不利于靜電電流泄放，造成器件的靜電能力下降。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中摻鉑后因補償摻雜作用器件有效濃度會有所降低，導致基區導通電阻升高，不利于靜電電流泄放，造成器件的靜電能力下降的缺陷性技術問題，提供一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明提出的一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法，包括以下步驟：

S1、在N型硅襯底上形成N型外延層，對硅N型外延層的介質層進行光刻，光刻后的介質層通過腐蝕或刻蝕方法形成主結區和終端區；其中，所述主結區有抗靜電孔；

S2、在所述主結區和所述終端區內進行P型離子注入和高溫退火，形成P型摻雜區和P型介質層；

S3、對所述P型介質層通過光刻和刻蝕形成接觸孔區，在N型硅襯底的背面形成鉑層后，鉑層在高溫下退火形成鉑摻雜區；

S4、腐蝕掉N型硅襯底背面多余的鉑層，在N型硅襯底的正面沉淀或蒸發金屬，并在光刻、腐蝕后通過退火形成陽極；在N型硅襯底的背面進行淀積形成陰極，得到具有抗靜電能力的快恢復二極管。

優選地，在N型外延層表面通過氧化或沉淀形成介質層；介質層為SiO₂層。

優選地，N型硅襯底的電阻率在0.001Ω˙cm～0.004Ω˙cm。

優選地，N型外延層的電阻率在5Ω˙cm～6Ω˙cm。

優選地，主結區面積為2900μm×2900μm。

優選地，抗靜電孔為8個，抗靜電孔尺寸為453μm×453μm。

優選地，P型離子注入的雜質為硼，注入能量在50keV-90keV，注入劑量在每平方厘米1E14個-1E16個。

優選地，蒸鉑厚度為30±3nm。

優選地，所述陽極的金屬為AL。

優選地，陰極的金屬為Cr、Ni或Au。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明提出的一種提高快恢復二極管抗靜電能力的方法，核心在于采用抗靜電孔設計結構，增加PN結周長，為靜電泄放提供更多通道，器件抗靜電能力可達到4000V以上。具體的，在主結區有抗靜電孔，抗靜電孔可以增加PN結周長，提供靜電泄放通道。接觸孔為實現金屬連線與PN結互連，鉑摻雜區實現少子壽命控制，提高器件開關速度。陽極形成后，后續通過鋁絲將其與封裝外殼連接，最終提高快恢復二極管的抗靜電能力。