提高器件的性能。注入的P型离子包括硼离子和BF2。硼离子分四次注入，注入能量为80?lOOKeV，注入总剂量为IXlO13 ?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6为完成步骤S112后的功率二极管的局部剖视图。
[0035]S114，用P阱光刻板光刻，以光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区。
[0036]用P阱(Pbody)光刻板进行光刻，以光刻胶40为掩蔽层注入P型离子的，形成P型体区(Pbody) 86，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。图7为完成步骤S114后的功率二极管的局部剖视图。传统的制备方法，先制备P型体区后进行N型重掺杂以及P+区，制备MOS沟道需要经过一段时间的推阱，耗时较长，制造成本相对较高，且不利于对MOS沟道微观结构的调整。在本实施例中，通过调整P阱光刻板的特征尺寸来调节MOS沟道的长度，可以优化器件的反向漏电流与正向压降之间的关系，降低正向压降的同时反向漏电流也会得到改善。
[0037]S116，进行热退火，激活注入的杂质。
[0038]在本实施例中，对N型重掺杂区82、P+区84和P型体区86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。
[0039]SI 18，进行正面金属化及背面金属化处理。
[0040]在器件的整个表面先后进行氧化层刻蚀，溅射导电金属。用金属(metal)光刻板刻蚀该导电金属，形成正面金属引线层92，完成正面金属化过程。
[0041]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94，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8为完成步骤S118之后的功率二极管的局部剖视图。
[0042]上述制备过程中采用了 5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、P阱光刻板以及金属光刻板。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。
[0043]上述功率二极管的制备方法先制备器件的N型重掺杂区82以及P+区84再进行P型体区86的制备，可以通过调整P阱光刻板的特征尺寸来调节MOS沟道的长度，可以优化反向漏电流与正向压降之间的关系，降低正向压降的同时反向漏电流也会得到改善。同时，仅采用了一次高温推结，有效简化了制作流程。在制备过程中，可以通过改变离子注入剂量及能量来调节DMOS结构的阈值电压，从而根据实际应用情况，实现二极管正向导通压降的调节。并且通过多次注入P型离子可以获得良好的杂质分布，减小器件的反向恢复时间，提闻器件的开关性能。
[0044]图9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9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94。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9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) 86，P型体区86内设有N型重掺杂区82。在P型体区86的下方设有P+区84。在整个器件的正面设有正面金属引线层92。
[0045]该功率二极管具有开启电压低、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。
[0046]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型层的正面形成氧化层，并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； 用多晶硅光刻板光刻并刻蚀所述多晶硅层，再以光刻胶和所述多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入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； 用P阱光刻板光刻，并以光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区； 进行热退火，激活注入的杂质； 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。
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。
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，所述用多晶硅光刻板光刻并刻蚀所述多晶硅层，再以光刻胶和多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入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，所述P型离子包括硼离子和BF2 ;所述用P阱光刻板光刻，并以光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区的步骤中，所述P型离子为硼离子。
5.根据权利要求4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并刻蚀所述多晶硅层，再以光刻胶和多晶硅层为掩蔽层向被刻蚀开的区域自对准注入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,注入剂量为I X 115?I X 116 cm 2 ;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，所述硼离子注入剂量为I X 113?5 X 113 cm _2，注入能量为80?lOOKeV，BF2注入能量为20?40KeV，注入剂量为6 X 114?I X 115 cm _2 ;所述用P阱光刻板光刻，并以光刻胶为掩蔽层注入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，注入剂量为 IX 113 ?5X 113 Cm'
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，所述P型离子是分为多次进行注入。
7.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。
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N型层的厚度为3?20 μ m,电阻率为0.5?10 Ω.cm。
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，所述衬底为晶向〈100〉的N型硅片。
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，所述氧化层的厚度为.1000 ?5000 埃。
【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，并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；形成N型重掺杂区；形成P+区；用P阱光刻板光刻，并以光刻胶为掩蔽层注入P型离子，形成P型体区；进行热退火，激活注入的杂质；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先制备器件的N型重掺杂区及P+区再进行P型体区的制备，可以通过调整P阱光刻板的特征尺寸来调节MOS沟道的长度，优化反向漏电流与正向压降之间的关系。
【IPC分类】H01L21-329
【公开号】CN104576360
【申请号】CN201310503985
【发明人】钟圣荣, 王根毅, 邓小社, 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