專利名稱：一種高壓frd的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種采用截 斷型結(jié)終端結(jié)構(gòu)的FRD 二極管，屬于半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
理想的器件擊穿電壓是指p-n結(jié)為平行平面的情況。影響擊穿電壓有如下幾個(gè)因 素第一.平面工藝p-n結(jié)擴(kuò)散對(duì)擊穿電壓的影響。結(jié)的平行平面部分的電場(chǎng)分布為 一系列的平行線，而結(jié)終端處的電場(chǎng)分布于平行平面結(jié)部分不同。因?yàn)榻Y(jié)的兩側(cè)必須滿足 電中性要求，結(jié)面的彎曲就導(dǎo)致了電場(chǎng)的集中。因此彎曲處的電場(chǎng)強(qiáng)度就可以在較低的反 向電壓下達(dá)到擊穿的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度，從而使P-n結(jié)比理想的平行平面結(jié)提前發(fā)生擊穿。所 以結(jié)面彎曲常使擊穿電壓降低。結(jié)深越淺時(shí)曲率半徑越小，電場(chǎng)越容易在結(jié)終端彎曲處積 聚，擊穿就越容易發(fā)生。現(xiàn)在日益得到廣泛使用的功率半導(dǎo)體器件，如功率MOSFET、IGBT、 FRD等大多數(shù)為淺結(jié)器件，因此結(jié)終端的形狀對(duì)器件耐壓有很大的影響。第二.界面電荷存在對(duì)擊穿電壓的影響。通常的半導(dǎo)體器件都是以η型硅作為襯 底，功率半導(dǎo)體器件也不例外。在器件的生產(chǎn)工藝流程中，多次氧化的氧化過(guò)程(主要是熱 氧化)使得氧化層中不可避免地存在一些正電荷。界面電荷對(duì)擊穿電壓的影響也可以形象 的解釋為由于界面電荷的存在使η型硅中的電子向表面聚集，從而表面的電子濃度高于 體內(nèi)，表面電阻率隨之降低，所以耗盡層在這里變窄，擊穿可能在器件表面提前發(fā)生。綜上所述，高壓FRD半導(dǎo)體器件為了實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓，必須使用終端結(jié)構(gòu)來(lái)減小 表面電場(chǎng)和結(jié)彎曲處電場(chǎng)，使擊穿電壓盡可能的接近平面結(jié)。結(jié)終端大致可分為延伸型和 截?cái)嘈蛢纱箢悾畈劢K端屬于截?cái)嘈徒K端。前者是在主結(jié)邊緣處(常是彎曲的)設(shè)置一些延 伸結(jié)構(gòu)，這些延伸結(jié)構(gòu)實(shí)際上起到將主結(jié)耗盡區(qū)向外展寬的作用，從而降低表面的電場(chǎng)強(qiáng) 度從而提高擊穿電壓。這類終端通常用于平面工藝，如場(chǎng)板、場(chǎng)限環(huán)等。而截?cái)嘈徒K端則 是用濕法腐蝕曲面槽、劃片及引線焊接后的邊緣腐蝕、圓片的邊緣磨腳、干法刻蝕深槽等手 段，將PN結(jié)截?cái)嗖⒗媒財(cái)嗟男蚊灿绊懕砻骐妶?chǎng)分布，再結(jié)合良好的表面鈍化實(shí)現(xiàn)表面擊 穿的改善，通常適用于臺(tái)面或刻槽工藝。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種提高了 FRD器件的 擊穿電壓，使擊穿電壓接近平面結(jié)的擊穿電壓，并且能降低FRD器件的面積，降低了成本的 高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié) 構(gòu)，它包括在一帶有PN結(jié)的FRD 二極管，在其表面淀積有一層氧化層，在其PN結(jié)的兩端光 刻并深槽DRIE刻蝕然后淀積有二氧化硅。所述的深槽深度遠(yuǎn)大于結(jié)深，它的深度至少與擊穿時(shí)平面結(jié)耗盡區(qū)寬度相當(dāng)；所述的深槽內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)有至少一層氧化層。本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是FRD平面工藝p-n結(jié)擴(kuò)散在結(jié)彎曲處電場(chǎng)集中導(dǎo)致 降低整個(gè)結(jié)的擊穿電壓以及界面電荷的存在使硅表面耗盡區(qū)變窄，硅表面容易發(fā)生擊穿等 問(wèn)題。截?cái)嘈徒Y(jié)終端結(jié)構(gòu)同時(shí)解決了上述問(wèn)題即結(jié)彎曲處和表面容易發(fā)生擊穿的難題。本實(shí)用新型采取在FRD硅片表面主結(jié)附近刻蝕一個(gè)深槽截?cái)嗲娼Y(jié)彎曲，消除電 場(chǎng)集中；深槽結(jié)構(gòu)中填充sio2時(shí)，槽區(qū)比硅材料承受更大的峰值電場(chǎng)，因此該技術(shù)可以大 大提高FRD器件的擊穿電壓。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是首先，提高了 FRD器件的擊穿電壓，使擊穿電壓接近平面結(jié) 的擊穿電壓；其次，降低了 FRD器件的面積，降低了成本。

圖1是本實(shí)用新型所示的FRD 二極管的PN結(jié)橫截面示意圖。圖2是本實(shí)用新型所示的FRD PN結(jié)終端刻蝕深槽橫截面示意圖。圖3是本實(shí)用新型所示的FRD用二氧化硅填滿深槽橫截面示意圖。圖4是本實(shí)用新型所示的FRD PN結(jié)反偏時(shí)的電勢(shì)等位線分布圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖及具體的制造方法對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹圖1一3所示，本 實(shí)用新型所述的高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)，它包括在一帶有PN結(jié)1的FRD 二極管2，在其 表面淀積有一層氧化層3，在其PN結(jié)1的兩端光刻有深槽4并淀積有二氧化硅5。所述的深槽4深度遠(yuǎn)大于結(jié)深，它的深度至少與擊穿時(shí)平面結(jié)耗盡區(qū)6寬度相當(dāng)； 所述的深槽內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)有至少一層氧化層7。一種如上所述的高壓FRD的制作方法，該方法是第一步，制作完成FRD 二極管PN結(jié)1，如圖1 ；第二步，淀積一層氧化層3作為深槽刻蝕的阻擋層，然后光刻并深槽DRIE刻蝕用 作終端的深槽4，如圖2;第三步，為了消除深槽刻蝕的缺陷，在深槽內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)一層氧化層7，然后淀積二氧 化硅把深槽4完全填滿，如圖3 ；第四步，繼續(xù)FRD 二極管后續(xù)的制造工藝；第五步，受到高壓偏置時(shí)，P阱的耗盡區(qū)6在橫向被填滿二氧化硅的深槽4阻擋， 只能縱向延伸。電勢(shì)等位線基本上沒(méi)有彎曲，擊穿電壓接近于平面結(jié)，如圖4。本實(shí)用新型公開了一種適用于高壓FRD 二極管的一種截?cái)嘈徒K端結(jié)構(gòu)，其深槽結(jié) 構(gòu)的終端是在硅片表面主結(jié)附近刻蝕一個(gè)深槽截?cái)郟-n結(jié)彎曲，消除結(jié)彎曲處電場(chǎng)集中和 表面電場(chǎng)；深槽結(jié)構(gòu)中填充SI02時(shí)，槽區(qū)比硅材料承受更大的峰值電場(chǎng)，因此該技術(shù)可以 大大提高FRD器件的擊穿電壓；此終端結(jié)構(gòu)可以顯著提高擊穿電壓同時(shí)減小終端的面積， 從而顯著降低高壓FRD的成本。
權(quán)利要求1.一種高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)，它包括一帶有PN結(jié)的FRD 二極管，其特征在于在 FRD 二極管(2)表面淀積有一層氧化層(3)，在其PN結(jié)的兩端光刻并深槽(4) DRIE刻蝕然 后淀積有二氧化硅(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)，其特征在于所述的深槽(4)內(nèi) 側(cè)生長(zhǎng)有至少一層氧化層(J)。
專利摘要一種高壓FRD的截?cái)嘈蜕畈劢Y(jié)構(gòu)，它包括一帶有PN結(jié)的FRD二極管，在其表面淀積有一層氧化層，在其PN結(jié)的兩端光刻并深槽DRIE刻蝕然后淀積有二氧化硅；所述的深槽深度遠(yuǎn)大于結(jié)深，它的深度至少與擊穿時(shí)平面結(jié)耗盡區(qū)寬度相當(dāng)；所述的深槽內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)有至少一層氧化層；它具有提高了FRD器件的擊穿電壓，使擊穿電壓接近平面結(jié)的擊穿電壓，降低了FRD器件的面積，降低了成本等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/329GK201893319SQ20102057251
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
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