復(fù)合快恢復(fù)二極管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合快恢復(fù)二極管及其制備方法，屬于快恢復(fù)二極管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前制作具有軟恢復(fù)特性的快恢復(fù)二極管，其有源區(qū)一般為整體肖特基結(jié)構(gòu)或 PIN結(jié)構(gòu)。
[0003] 單純肖特基二極管由于是多子器件具有通態(tài)壓降小且一致性好，反向恢復(fù)時(shí)間 trr很快的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著擊穿電壓低(最高能到300V)，高溫漏電流大，雪崩耐量ns能 力差，抗靜電放電ESD能力弱等缺點(diǎn)。
[0004] 而PIN二極管具有通態(tài)壓降小，擊穿電壓高，雪崩耐量nS能力好，抗靜電放電ESD 能力強(qiáng)，高溫漏電小的優(yōu)點(diǎn)。但由于該器件為雙極器件，反向恢復(fù)時(shí)間長，大部分采用重金 屬摻雜技術(shù)控制少子壽命，造成其通態(tài)壓降一致性差，均流特性不好，并聯(lián)使用時(shí)需要分 檔，失效率偏高。
[0005] 再則，目前的PIN二極管無N型的電荷積累區(qū)的結(jié)構(gòu)，PIN結(jié)二極管反向恢復(fù)過程 中，載流子快速從基區(qū)抽出，在N-N+結(jié)形成的第二雪崩電場極易被提高，造成UIS能力下 降，造成器件可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種正向壓降一致性好、雪崩耐量能力高、恢復(fù)特性好的復(fù) 合快恢復(fù)二極管及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是：一種復(fù)合快恢復(fù)二極管的制備方法，其特 征在于：
[0008](1)、氧化、光刻有源區(qū)：對帶有外延層的硅片清潔處理后進(jìn)行氧化處理，在硅片正 面形成場氧化層，然后在硅片正面經(jīng)光刻、腐蝕出有源區(qū)窗口；
[0009](2)、N型雜質(zhì)離子注入：用離子注入機(jī)將N型雜質(zhì)離子注入到有源區(qū)，注入能量 為：100 ~500kev，注入劑量 1E12 ~5E14cnT2;
[0010](3)、N推結(jié)：將硅片放入高溫?cái)U(kuò)散爐中對N型雜質(zhì)離子進(jìn)行推結(jié)以形成N型的電 荷積累區(qū)，在推結(jié)過程中通入氧氣，在有源區(qū)內(nèi)形成1000~3000A的氧化層；
[0011] (4)、P區(qū)注入窗口形成：在有源區(qū)內(nèi)經(jīng)光刻膠曝光、腐蝕出三個(gè)以上的P型注入窗 n；
[0012](5)、P型雜質(zhì)離子注入：用離子注入機(jī)將P型離子注入到有源區(qū)并形成三個(gè)以上 的P型區(qū)，注入能量為：30~180kev，注入劑量1E13~5E15cnT2;
[0013] (6)、推結(jié)：將硅片置入高溫?cái)U(kuò)散爐中，對P型區(qū)及電荷積累區(qū)進(jìn)行推結(jié)，并光刻腐 蝕干凈有源區(qū)內(nèi)的氧化層；
[0014] (7)、肖特基區(qū)形成：用Ni和Pt、或Mo、或Pd用濺射或蒸發(fā)在硅片正面形成過渡金 屬膜，經(jīng)合金和剝離后形成肖特基接觸，在各P型區(qū)之間形成肖特基區(qū)；
[0015](8)、金屬膜淀積：再在硅片正面濺射或蒸發(fā)或電鍍金屬膜，經(jīng)光刻、合金形成歐姆 接觸；
[0016](9)、背面減?。河媚テ瑱C(jī)或噴砂將硅片背面減薄至所需厚度；
[0017] (10)、背面金屬化：用蒸發(fā)或?yàn)R射法在硅片背面制作背面金屬層，形成金屬陰極 層，制得復(fù)合快恢復(fù)二極管。
[0018]其中：所述的P型區(qū)與電荷積累層區(qū)之間的距離在0~400A，所述N型雜質(zhì)離子在 推結(jié)過程中結(jié)深控制在2-8iim，所述P型離子推結(jié)過程中結(jié)深控制在2-7iim。
[0019]本發(fā)明的復(fù)合快恢復(fù)二極管，其特征在于：包括依次相連接的金屬陰極層、N+襯底 層、f型外延層以及場氧化層和金屬陽極層，場氧化層上具有有源區(qū)窗口，f型外延層位于 有源區(qū)窗口處間隔設(shè)有三個(gè)以上的P型區(qū)及與各P型區(qū)連接的肖特基區(qū)，且『型外延層內(nèi) 還具在各有P型區(qū)下部的電荷積累區(qū)，金屬陽極層穿過有源區(qū)窗口與P型區(qū)和肖特基區(qū)連 接。
[0020] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 1、本發(fā)明的復(fù)合快恢復(fù)二極管將PIN結(jié)構(gòu)與肖特基結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合在一起，由于 肖特基區(qū)為多子器件，無少子注入，不需要少子壽命控制技術(shù)，使二極管的正向壓降一致性 大大提高。在大電流下，由于PIN中P區(qū)對基區(qū)的電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，器件的通態(tài)壓降降低，反 向截止時(shí)，PIN結(jié)構(gòu)形成更寬的耗盡區(qū)，將肖特基區(qū)屏蔽，使擊穿電壓大大高于單純肖特基 二極管，通態(tài)壓降介于肖特基和PIN二極管之間，且一致性非常好，能繼承了肖特基和PIN 二極管的雙重優(yōu)點(diǎn)，克服了各自的缺點(diǎn)，可以獲得很好的電學(xué)特性和可靠性。
[0022] 2、本發(fā)明的復(fù)合快恢復(fù)二極管采用電荷積累區(qū)，使得器件在反向恢復(fù)時(shí)，NN+結(jié)形 成的第二雪崩電場被拉低，使得器件的雪崩耐量ns提高，可以提高器件原來的ns能力的 2~10倍，抗抗靜電放電ESD能力強(qiáng)，同時(shí)由于電中性原理，電荷積累區(qū)會(huì)吸引空穴電荷到 漂移區(qū)，進(jìn)一步降低通態(tài)壓降。
[0023] 3、本發(fā)明采用電荷積累區(qū)，在大電流情況下從P區(qū)注入的部分少子被電荷積累區(qū) 吸收，降低其向漂移區(qū)注入的空穴電荷量，降低了恢復(fù)時(shí)間；在快恢復(fù)時(shí)，電荷積累區(qū)將這 部分吸收的少子提供軟恢復(fù)的拖尾電流，保持了軟恢復(fù)特性。
[0024] 4、本發(fā)明在f型外延層內(nèi)增加N型的電荷積累區(qū)，可以進(jìn)一步提升雪崩耐量nS 能力，吸引空穴電荷到漂移區(qū)，降低導(dǎo)通壓降，進(jìn)一步提高器件的可靠性。
[0025] 5、本發(fā)明無需增加新設(shè)備，僅通過工藝調(diào)整得到新結(jié)構(gòu)，獲取正向壓降一致性好、 UIS能力高、軟恢復(fù)特性好的快恢復(fù)二極管，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0026] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027] 圖1是本發(fā)明復(fù)合快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 其中：1一場氧化層，2-有源區(qū)窗口，3-P型區(qū)，4一肖特基區(qū)，5-電荷積累區(qū)， 6-金屬陽極層，7-f型外延層，8-襯底層，9一金屬陰極層。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 見圖1所示，本發(fā)明的復(fù)合快恢復(fù)二極管的制備方法，
[0030](I)、氧化、光刻有源區(qū)：對帶有外延層的硅片清潔處理后進(jìn)行氧化處理，在硅片正 面形成場氧化層，然后在硅片正面經(jīng)光刻、腐蝕出有源區(qū)窗口，該硅片為N+型襯底硅片。
[0031](2)、N型雜質(zhì)離子注入：用離子注入機(jī)將N型雜質(zhì)離子注入到有源區(qū)，注入能量 為：100 ~500kev，注入劑量 1E12 ~5E14cnT2。
[0032] (3)、N推結(jié)：將硅片放入高溫?cái)U(kuò)散爐