[发明专利]高压二极管及其制造方法

说明书

本发明提供一种高压二极管的制造方法，包括：提供第一导电类型的第一衬底和第二导电类型的第二衬底；自第一衬底的上表面向上延伸形成第二导电类型的第一外延层，自第二衬底的下表面向上延伸形成间隔设置的第一导电类型的第一子掺杂区；通过键合工艺将第二衬底的下表面与第一外延层的上表面相连接；自第二衬底的上表面向下延伸形成第一导电类型的第二子掺杂区，第一子掺杂区与第二子掺杂区共同形成第一掺杂区；自第二衬底的上表面向上延伸形成第二导电类型的第二外延层；自第二外延层的上表面向下延伸形成第二导电类型的第二掺杂区；在第二掺杂区的上表面形成正面金属层；在第一衬底的下表面形成背面金属层。本发明还提供一种高压二极管。

技术领域

本发明涉及半导体芯片领域，尤其涉及一种高压二极管及其制造方法。

背景技术

高压二极管通常能够承受很高的电压，通常耐压在2000V以上，并能通过很大的电流，是一种应用非常广泛的半导体器件。高压二极管根据应用场合的不同，对其性能会有不同的要求，则设计的侧重点也就不同。当应用于普通整流时，需要高的击穿电压和低的正向压降，对反向恢复特性要求不是很高。当应用于开关电路时，则对其开关速度要求较高，因此设计时的关键是缩短反向恢复时间，并降低正向压降。当应用于续流电路时，不仅要有快的恢复速度和低的正向压降，还要有较高的反向恢复软度。为了获得较高的击穿电压，高压二极管的漂移区的厚度通常很厚，且掺杂浓度很低。传统的外延技术无法在衬底上生长如此厚度的漂移区，传统的掺杂工艺也难以保证其掺杂的均匀性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种击穿电压高的高压二极管及其制造方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高压二极管的制造方法，其包括以下步骤：

步骤S10：提供一个第一导电类型的第一衬底和一个第二导电类型的第二衬底；

步骤S20：自所述第一衬底的上表面向上延伸形成第二导电类型的第一外延层，自所述第二衬底的下表面向上延伸形成间隔设置的第一导电类型的第一子掺杂区；

步骤S30：通过键合工艺将所述第二衬底的下表面与所述第一外延层的上表面相连接；

步骤S40：自所述第二衬底的上表面向下延伸形成与所述第一子掺杂区对应连通的第一导电类型的第二子掺杂区，所述第一子掺杂区与所述第二子掺杂区共同形成第一掺杂区；

步骤S50：自所述第二衬底的上表面向上延伸形成第二导电类型的第二外延层；

步骤S60：自所述第二外延层的上表面向下延伸形成第二导电类型的第二掺杂区；

步骤S70：在所述第二掺杂区的上表面形成正面金属层；在所述第一衬底的下表面形成背面金属层。

本发明所提供的高压二极管的制造方法先自所述第二衬底的下表面向上延伸形成第一子掺杂区，然后将所述第二衬底和所述第一衬底键合在一起形成具有一定厚度的漂移区，之后再自所述第二衬底的上表面向下延伸形成与所述第一子掺杂区连通的第二子掺杂区。一方面，克服了传统掺杂工艺在大厚度大电阻率时均匀性差的缺点，对工艺参数的控制更加精确；另一方面，避免了一次形成贯穿所述第二衬底的第一掺杂区时使所述第二衬底损坏裂开的风险，提高所制得的高压二极管的良率，利于大批量生产。

进一步的，在步骤S50和步骤S60之间，还包括以下步骤：

步骤S51：在所述第二外延层的内部形成氢离子层。所述氢离子层通过注入形成，通过注入氢离子产生缺陷空位，所述缺陷空位可以作为复合中心降低少子寿命，进一步降低所述高压二极管的正向压降，减小所述高压二极管的反向恢复时间，降低所述高压二极管的损耗。

进一步的，步骤S20中，所述第一子掺杂区的形成包括以下步骤：

步骤S20a：自所述第二衬底的下表面向上刻蚀形成第一深硅槽；