5X1013cm-2。BF2 注入能量为 20 ?40KeV，注入剂量为 6 X 114 ?I X 115 cm Λ分多次注入可以获得良好的杂质分布，减小器件的反向恢复时间，提高器件的开关性能。图7为完成步骤S114后的功率二极管的局部剖视图。
[0037]S116，去除光刻胶，以二氧化硅层作为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区。
[0038]去除光刻胶，以二氧化硅层80为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区作为MOS沟道。在本实施例中，注入的P型离子为硼离子，注入能量为30?50KeV，注入剂量为I X 113?5X 113 cm _2。通过以二氧化硅层80为掩蔽层进行P型离子的注入，可以节省一段光刻板流程，简化工艺流程且降低了制造成本。图8为完成步骤S116后的功率二极管的局部剖视图。
[0039]S118，进行热退火，激活注入的杂质。
[0040]在本实施例中，对N型重掺杂区92、P+区94和P型体区96这三个掺杂层进行快速热退火，以激活注入的杂质。仅通过一次热退火过程完成上述三个掺杂层的杂质激活，简化了流程，并降低成本，同时不影响产品性能。在其他的实施例中，也可以在每次注入后进行一次快速热处理。
[0041]S120，在多晶硅层和栅氧化层被刻蚀开的开口处形成侧墙结构，并去除二氧化硅层。
[0042]在圆片的正面涂一层光刻胶，通过回刻蚀在多晶硅层70和栅氧化层60被刻蚀开的开口处形成侧墙结构98。侧墙结构98可以对多晶硅层70以及栅氧化层60进行保护以完成二氧化硅层80的去除。二氧化硅层80的去除可以采用湿法刻蚀或者干法刻蚀。将低压气相化学淀积形成的二氧化硅层80去除，可以增加后续金属与多晶硅的接触面积，降低热阻。同时可以促进多晶硅下方的电子积累从而降低器件的正向导通压降。图9为完成步骤S120后的功率二极管的局部剖视图。
[0043]S122，进行正面金属化及背面金属化处理。
[0044]在器件的整个表面先后进行去胶、氧化层刻蚀以及导电金属溅射。在对器件的整个表面进行去胶的过程中，侧墙结构98也同时被去除。用金属(metal)光刻板刻蚀该导电金属，形成正面金属引线层102，完成正面金属化过程。
[0045]将衬底10的背面减薄至所需要的厚度，对衬底10背面进行溅射导电金属形成背面金属引线层104，完成背面金属化过程。在进行正面金属化和背面金属化过程中，溅射的金属包括铝、钛、镍、银、铜等。图10为完成步骤S122之后的功率二极管的局部剖视图。
[0046]上述制备过程中采用了 4张光刻板，分别是终端保护环光刻板、有源区光刻板、多晶硅光刻板以及金属光刻板，比传统的功率二极管的制备方法节省一道光刻板，简化工艺流程并降低了成本。上述功率二极管的制备方法与DMOS工艺完全兼容，具有普适性和不同IC生产线可移植性好等优点。
[0047]上述功率二极管的制备方法，制备完N型重掺杂区及P+区后，利用低压化学气相淀积形成二氧化硅层，并对该二氧化硅层进行各向同性刻蚀后，向刻蚀开的区域下方注入P型离子，完成P型体区的制备，形成MOS沟道，最后去除二氧化硅层80，并完成正反面金属化。通过调整对二氧化硅层80各向同性刻蚀的程度以及离子注入剂量及能量，可以调节DMOS结构的阈值电压，实现对器件的正向压降的调节。完成P型体区后，去除低压化学气相淀积形成的二氧化硅层80，可以增大金属与多晶硅的接触面积，降低热阻。同时可以促进多晶硅下方电子的积累，进一步降低器件的正向导通压降。并且可以省去P阱光刻版及相应的光刻流程，节省成本。
[0048]图11为一实施例中功率二极管的制备方法制备得到的功率二极管的剖视图，包括外围的终端结构(图11未示)和被终端结构包围的有源区。功率二极管的衬底为N型衬底10，衬底10的背面设背面金属引线层104。衬底10的正面设有N型的外延层20。终端结构内设有终端保护环(图11未示)。有源区的外延层20的正面设有栅氧化层60，在栅氧化层60的正面设有多晶硅层70。有源区的外延层20内设有P型体区(Pbody) 96，P型体区96内设有N型重掺杂区92。在P型体区96的下方设有P+区94。在整个器件的正面设有正面金属引线层102。
[0049]根据上述制备方法制备获得的功率二极管具有正向导通压降低、反向恢复时间短、漏电流小以及高可靠性等优越性能，可以广泛应用于DC-DC转换器、USP不间断电源、汽车电子、便携电子、马达传动系统及其他能量转换装置。
[0050]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种功率二极管的制备方法，包括: 提供衬底，在所述衬底的正面生长N型层； 在所述N型层的正面形成终端保护环； 在所述N型层的正面表面形成氧化层，对所述终端保护环进行推结； 用有源区光刻板光刻并刻蚀掉有源区区域的所述氧化层，去胶后，在所述有源区区域的所述N型层的正面形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层； 在所述多晶硅层和所述氧化层表面淀积形成二氧化硅层； 用多晶硅光刻板光刻，先后进行二氧化硅层刻蚀和多晶硅层刻蚀，并向被刻蚀开的区域进行自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区； 以光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区； 去除所述光刻胶，以所述二氧化硅层作为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区； 进行热退火，激活注入的杂质； 在所述多晶硅层和所述栅氧化层被刻蚀开的开口处形成侧墙结构，并去除所述二氧化娃层; 进行正面金属化及背面金属化处理。
2.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述用多晶硅光刻板光刻，先后进行二氧化硅层刻蚀和多晶硅层刻蚀，并向被刻蚀开的区域进行自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区的步骤中，所述二氧化硅层的刻蚀为各向同性刻蚀，所述多晶硅层的刻蚀为各向异性刻蚀。
3.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述多晶硅层和所述栅氧化层被刻蚀开的开口处形成侧墙结构，并去除所述二氧化硅层的步骤，包括: 在圆片正面涂上一层光刻胶，通过回刻蚀在所述多晶硅层和所述栅氧化层被刻蚀开的开口处形成侧墙结构后，刻蚀去除所述二氧化硅层。
4.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述N型层的正面形成终端保护环的步骤包括: 在所述N型层的正面表面形成薄垫氧化层，用终端保护环光刻板进行光刻，以光刻胶作为掩蔽层注入P型离子，在所述薄垫氧化层下方形成P型终端保护环。
5.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述以所述光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，被刻蚀去除的硅厚度为0.15?0.3 μ m。
6.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述用多晶硅光刻板光刻，先后进行二氧化硅层刻蚀和多晶硅层刻蚀，并向被刻蚀开的区域进行自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区的步骤中，所述N型离子为砷离子；所述以光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述P型离子包括硼离子和BF2 ;所述去除所述光刻胶，以所述二氧化硅层作为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区的步骤中，所述P型离子为硼离子。
7.根据权利要求6所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述用多晶硅光刻板光刻，先后进行二氧化硅层刻蚀和多晶硅层刻蚀，并向被刻蚀开的区域进行自对准注入N型离子，在所述栅氧化层下方形成N型重掺杂区的步骤中，所述砷离子注入能量为30?50KeV,剂量为I X 115?I X 116 cm 2 ;所述以光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述硼离子注入总剂量为1父1013?5\1013011-2，注入能量为80?1001^￥，BF2注入能量为20?40KeV，剂量为6 X 114?IX 115 cm 2 ;所述去除所述光刻胶，以所述二氧化硅层作为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区的步骤中，所述硼离子注入能量为30?50KeV，剂量为I X 113 ?5X1013cm_2。
8.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述以光刻胶作为掩蔽层，先后进行栅氧化层刻蚀和硅刻蚀，并通过离子注入向被刻蚀开的区域下方注入P型离子，形成P+区的步骤中，所述P型离子是分为多次进行注入。
9.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述推结的温度小于或等于1100°C，时间为60?200分钟，且在无氧环境下进行。
10.根据权利要求1所述的功率二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述多晶硅层和氧化层表面淀积形成二氧化硅层的步骤中，是以正硅酸乙酯为反应剂进行低压化学气相淀积。
【专利摘要】本发明提供一种功率二极管的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底的正面生长N型层；形成终端保护环；形成氧化层，对所述终端保护环进行推结；形成栅氧化层，在所述栅氧化层上淀积形成多晶硅层；在所述多晶硅层和所述氧化层表面淀积形成二氧化硅层；形成N型重掺杂区；形成P+区；去除所述光刻胶，以所述二氧化硅层作为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区；进行热退火；在所述多晶硅层和所述栅氧化层被刻蚀开的开口处形成侧墙结构，并去除所述二氧化硅层；进行正面金属化及背面金属化处理。上述功率二极管的制备方法，通过调整二氧化硅层各向同性刻蚀的程度以及离子注入剂量及能量，可以调节DMOS结构的阈值电压，实现对器件正向压降的调节。
【IPC分类】H01L21-329
【公开号】CN104576359
【申请号】CN201310503657
【发明人】王根毅, 邓小社, 钟圣荣, 周东飞
【申请人】无锡华润上华半导体有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月23日
【公告号】WO2015058691A1