[发明专利]快恢复Pin二极管及其制作方法

说明书

本发明提供一种快恢复Pin二极管及其制造方法。所述快恢复Pin二极管包括N型衬底、形成所述N型衬底上的N型外延层、形成于所述N型外延层远离所述N型衬底的表面切间隔设置的两个P型注入区、形成于每个P型注入区表面的P型高掺杂区、形成于所述N型外延层、所述P型注入区、及所述P型高掺杂区上的P型低掺杂注入区。

【技术领域】

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别地，涉及一种快恢复Pin二极管及其制作方法。

【背景技术】

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。功率二极管正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。为了满足低功耗、高频、高温、小型化等应用要求对其的耐压、导通电阻、开启压降、反向恢复特性、高温特性等越来越高。

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。常规的快恢复Pin二极管的制造方法包括：1)使用N型衬底/N型外延，在硅片表面使用外延或离子注入的方法形成P型外延或注入层；2)在硅片表面和背面制备金属层，形成电极。然而，现有制作方法形成的快恢复Pin二极管可能存在性能不佳的问题。

【发明内容】

针对现有方法的不足，提出了一种快恢复Pin二极管及其制作方法，提高器件性能。

一种快恢复Pin二极管，其包括N型衬底、形成所述N型衬底上的N型外延层、形成于所述N型外延层远离所述N型衬底的表面切间隔设置的两个P型注入区、形成于每个P型注入区表面的P型高掺杂区、形成于所述N型外延层、所述P型注入区、及所述P型高掺杂区上的P型低掺杂注入区。

在一种实施方式中，所述快恢复Pin二极管还包括形成于所述P型低掺杂注入区上的第一金属层。

在一种实施方式中，所述快恢复Pin二极管还包括形成于所述N型衬底远离所述N型外延层一侧的第二金属层。

在一种实施方式中，所述P型注入区包括第一部分、第二部分及连接于所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，所述第一部分到所述N型衬底的最小距离大于所述第三部分到所述N型衬底的最大距离，所述第一部分还与所述第二部分关于所述第三部分呈轴对称设置。

在一种实施方式中，所述P型高掺杂区形成于所述第三部分表面，且所述P型高掺杂区在所述N型衬底的投影区域位于所述第三部分在所述N型衬底的投影区域内。

一种快Pin恢复二极管的制作方法，其包括如下步骤：

提供具有N型衬底的N型外延层，在所述N型外延层表面依次形成氧化镁层与氧化硅层，在所述氧化硅层上依次形成第一光刻胶与第二光刻胶，其中第一光刻胶的感光率大于第二光刻胶的感光率；

利用光罩进行光刻曝光，控制光刻曝光条件，使得所述第一光刻胶的曝光宽度大于所述第二光刻胶的曝光宽度，从而在所述第一光刻胶中形成两个间隔设置的第一曝光开口以及在所述第二光刻胶中形成对应所述第一曝光开口的第二曝光开口，其中所述第一曝光开口的宽度大于所述第二曝光开口的宽度；

使用所述第一光刻胶及所述第二光刻胶作为掩膜刻蚀所述氧化镁层与氧化硅层，从而形成贯穿所述氧化镁层与所述氧化硅层的与所述第一曝光开口对应的两个注入窗口；

利用所述两个注入窗口进行第一次P型离子注入，调整注入能量使得注入离子能穿过第一光刻胶、氧化硅层及氧化镁层，从而在所述N型外延层表面形成两个P型注入区；

去除所述第一光刻胶及第二光刻胶，进行热退火，激活所述P型注入区的注入离子；