[发明专利]功率二极管的制备方法和功率二极管

说明书

本发明提供了一种功率二极管的制备方法和功率二极管，其中，制备方法包括：在N型衬底上依次形成N型外延层和N型外延层的预设区域的N型结区；在形成N型结区后，在N型外延层上依次形成场氧化层、多晶硅层和绝缘层掩膜结构，绝缘层掩膜结构与N型结区在垂直方向上对齐；以绝缘层掩膜结构为掩膜，依次对多晶硅层和场氧化层进行各向异性刻蚀，以暴露出用于制作体区的外延层的指定区域；在外延层的指定区域形成P型体区，并在P型体区的边缘形成P‑型区域；在P‑型区域的内侧的外延层中，形成与P‑型区域分离的N+型区域和电极，以完成功率二极管的制作。通过本发明的技术方案，减小了器件的通态压降，进而提升了功率二极管的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造技术领域，具体而言，涉及一种功率二极管的制备方法和一种功率二极管。

背景技术

目前，功率二极管是电路系统的关键部件，广泛适用于在高频逆变器、数码产品、发电机、电视机等民用产品和卫星接收装置、导弹及飞机等各种先进武器控制系统和仪器仪表设备的军用场合。功率二极管向着两个重要方向拓展：(1)向几千万乃至上万安培发展，可应用于高温电弧风洞、电阻焊机等场合；(2)反向恢复时间越来越短，呈现向超快、超软、超耐用方向发展，使自身不仅用于整流场合，在各种开关电路中有着不同作用。

通常应用的有普通整流二极管、肖特基二极管、PIN二极管。它们相互比较各有特点:肖特基整流管具有较低的通态压降，较大的漏电流，反向恢复时间几乎为零。而PIN快恢复整流管具有较快的反向恢复时间，但其通态压降很高。为了满足快速开关器件应用配套需要，将肖特基整流管和PIN整流管的优点集于一体，研制出混合功率二极管，它不仅具有较高的反向阻断电压，反向恢复时间很短，反向恢复峰值电流很小，具有软的反向恢复特性，但是，降低其通态压降始终是影响肖特基二极管性能的重要研究方向。

因此，如何进一步地降低功率二极管的导通压成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种功率二极管的制备方法的方案，通过在N型外延层(栅极下方区域)中形成N型结区，在保证耐压特性、反向恢复特性和耐高温特性的同时，降低了通态压降，提升了器件可靠性。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种功率二极管的制备方法，包括：在N型衬底上依次形成N型外延层和N型外延层的预设区域的N型结区；在形成N型结区后，在N型外延层上依次形成场氧化层、多晶硅层和绝缘层掩膜结构，绝缘层掩膜结构与N型结区在垂直方向上对齐；以绝缘层掩膜结构为掩膜，依次对多晶硅层和场氧化层进行各向异性刻蚀，以暴露出用于制作体区的外延层的指定区域；在外延层的指定区域形成P型体区，并在P型体区的边缘形成P-型区域；在P-型区域的内侧的外延层中，形成与P-型区域分离的N+型区域和电极，以完成功率二极管的制作。

在该技术方案中，通过在N型外延层(栅极下方区域)中形成N型结区，在保证耐压特性、反向恢复特性和耐高温特性的同时，降低了通态压降，提升了器件可靠性。

具体地，多晶硅层和场氧化层被刻蚀后，分别作为器件的栅极和栅氧化层，N型外延层的预设区域即为所述栅氧化层的下方，同时，保证体区的离子浓度不受影响，也即在优化导通压降的同时，保证了器件的耐压特性，工艺上采用自对准工艺进行光刻，工艺可靠性高且兼容于CMOS标准工艺，适于进行批量生产。

在上述技术方案中，优选地，在N型衬底上依次形成N型外延层和N型外延层的预设区域的N型结区，包括以下具体步骤：在N型衬底上依次形成N型外延层和掩膜层，掩膜层用于暴露出N型外延层的预设区域；对预设区域进行N型离子注入，以形成N型结区。

在该技术方案中，通过对预设区域进行N型离子注入，以形成N型结区，在保证耐压特性、反向恢复特性和耐高温特性的同时，降低了通态压降，提升了器件可靠性。