[发明专利]低开启电压二极管及其制备方法

摘要

本发明公开了一种低开启电压二极管及其制备方法，要解决的技术问题是降低正向压降，提高击穿电压，并降低低开启电压二极管的成本。本发明的低开启电压二极管，采用以下方法制备得到：单晶硅准备，制备Pring，高温推结，制备多晶硅栅，制备Pbody，高温推结，制备NSD，高温推结制备PSD，高温氧化，正面金属化，背面减薄及金属化，再进行初测、划片、烧结、引线键合、中测、封装和总测，得到低开启电压二极管。本发明与现有技术相比，低开启电压二极管具有击穿电压超过100V，在1A时具有低于0.54V的开启电压，在单晶衬底上制备低开启电压二极管，不采用外延工艺，仅使用四张光刻版，芯片具有较低的制造成本。

主权项

1.一种低开启电压二极管，其特征在于：所述低开启电压二极管采用以下方法制备得到：一、单晶硅准备，采用N型单晶硅衬底(1)，电阻率为20Ω·cm，其晶向为<100>，按现有技术预氧化形成厚度为300的二氧化硅保护层(2)；二、制备Pring，以光刻胶(3)作为掩蔽层进行硼(201)注入，剂量为3×10¹⁵cm^-2，能量为30KeV，形成Pring终端保护环：厚为0.5μm的P型杂质一区21、厚为4μm的P型杂质二22区、厚为4μm的P型杂质三区23；三、高温推结，去除光刻胶后按现有技术的方法淀积厚度为5000的第一氧化层(31)，在氮气环境下，温度为1100℃，时间为100min，得到P型杂质一区(21)浓度为1×10¹⁷cm^-3，P型杂质二区(22)浓度为1×10¹⁷cm^-3，P型杂质三区(23)浓度为1×10¹⁷cm^-3；四、制备多晶硅栅，在需要制作器件的区域采用Active光刻版按现有技术进行有源区刻蚀，按现有技术生长8nm栅氧化层(41)，然后通过低压化学气相淀积厚度为2000的多晶硅(42)，再一次氧化形成厚度为1000的第二氧化层(43)，最后采用化学汽相淀积厚度为2000的Si₃N₄(43)，并采用Poly光刻版进行刻蚀形成MOS管的pbody区窗口；五、制备Pbody，将Si₃N₄作为离子注入的掩蔽层进行硼(501)注入，剂量为3×10¹⁵cm^-2，能量为30KeV，形成厚度为2000的Pbody区：P型杂质区(51)；六、高温推结，对Pbody区中的杂质进行推结，形成沟道区，高温推结在在氮气环境下，温度为1000℃，时间为20min，得到P型杂质区(51)浓度为1×10¹⁵cm^-3；七、制备NSD，将Si₃N₄作为离子注入的掩蔽层进行砷(701)注入，剂量为1×10¹⁵cm^-2，能量为30KeV，形成NSD区：N型杂质重掺杂一区(71)；八、高温推结，对NSD区进行杂质激活，形成导电的通路，NSD区激活和推结在氮气环境下，温度为950℃，时间为10min，得到N型杂质重掺杂一区(71)，浓度为1×10¹⁹cm^-3；九、制备PSD，将Si₃N₄作为掩蔽层刻蚀一层厚度为0.15μm的硅，并进行硼(901)和BF₂(902)注入，形成PSD重掺杂区：位于刻蚀槽侧壁的厚度为1.0μm的N型杂质重掺杂二区(72)和位于刻蚀槽下方的厚度为0.8μm的P型杂质重掺杂区(91)，硼分四次注入，总剂量为6×10¹⁴cm^-2，能量为100KeV，每次量为1.5×10¹⁴cm^-2，能量为100KeV，BF₂注入，剂量为8×10¹⁵cm^-2，能量为30KeV；十、高温氧化，对PSD重掺杂区进行杂质激活和推结，同时在整个硅片表面形成厚度为30的第三氧化层(101)，PSD高温推结在氮气环境下，温度为950℃，时间为60min，得到N型杂质重掺杂二区(71)浓度为1×10¹⁹cm^-3，得到P型杂质重掺杂区(91)浓度为1×10¹⁸cm^-3；十一、正面金属化，按现有技术在整个器件表面先刻蚀氧化层，再溅射金属铝(121)，并采用Metal光刻版刻蚀金属，形成金属引线；十二、背面减薄及金属化，对器件背面进行机械减薄处理，将器件减薄至200μm，之后按现有技术在器件背面溅射金属形成金属引线；再进行初测、划片、烧结、引线键合、中测、封装和总测，得到低开启电压二极管；所述Pring光刻、Active光刻、Poly光刻和Metal光刻的分辨率为0.25um；所述低开启电压二极管的N型杂质衬底(1)为阴极，金属铝(121)为阳极，低开启电压二极管的元胞栅氧化层厚度为9nm，元胞槽深度为0.18μm。