[发明专利]一种沟槽侧壁集成SBD结构的FRD器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种沟槽侧壁集成SBD结构的FRD器件及其制造方法。该方法包括在衬底上侧依次制作缓冲层和外延层，在外延层内由内向外依次制作P阱、P环和N截止环，在P环和N截止环内端的上侧以及P环内侧至N截止环内端之间的外延层上侧制作场氧层，在P阱及其下侧的外延层内刻蚀形成若干沟槽，在沟槽下侧的外延层内制作P型埋层，在沟槽的底部上侧长氧化层，在氧化层上侧的沟槽的侧壁上制作形成肖特基势垒。本发明结合了SBD二极管和FRD二极管的优点，制作出正向压降低且软快恢复参数优异的快恢复FRD，且在沟槽底部引入P型埋层和氧化层结构，在器件加反向偏压时可引入横向电场，快速夹断，保护肖特基器件结构。

技术领域

本发明涉及半导体开关器件技术领域，具体涉及一种沟槽侧壁集成SBD结构的FRD器件及其制造方法。

背景技术

目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中作整流元件，高频电路中的限幅、嵌位等。由于作为开关使用，因此一般需要其开关速度较快，FRD其优势就在于提高二极管关断速度，降低关断损耗，但这势必会导致器件正向压降升高，开通损耗增大；特别是对于高压快恢复二极管产品来说，在实现软快恢复的同时，往往伴随着超高的正向压降及高的开通损耗。

而肖特基势垒(Schottky Barrier Diode，缩写成SBD)二极管，是以金属和半导体接触，形成肖特基势垒，实现单向导电功能的一类二极管。肖特基势垒二极管具有正向压降低、恢复时间极小的优点，但对于硅基SBD势垒来讲，难以实现非常高的反向电压，仅在低压电路中使用广泛。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种沟槽侧壁集成SBD结构的FRD器件及其制造方法。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种沟槽侧壁集成SBD结构的FRD器件的制造方法，包括：

提供N型衬底，并在所述衬底上侧依次制作缓冲层和外延层；

在所述外延层内由内向外依次制作P阱、若干呈间隔设置的P环和N截止环；

在所述P环和N截止环内端的上侧以及P环内侧至N截止环内端之间的外延层上侧制作场氧层；

在所述P阱及其下侧的外延层内刻蚀形成若干呈间隔设置的沟槽；

在所述沟槽下侧的外延层内制作P型埋层；

在所述沟槽的底部上侧长氧化层；

在所述氧化层上侧的沟槽的侧壁上制作形成肖特基势垒；

在所述外延层的上侧、场氧层的内端上侧及沟槽内制作形成阳极金属层，在所述N截止环的上侧和场氧层的外端上侧制作形成截止环金属层，在所述衬底的下侧制作阴极金属层。

进一步的，所述氧化层的厚度为位于P阱下侧的沟槽深度的二分之一。

进一步的，所述P阱、P环和N截止环由以下方式制作形成：

在所述外延层的上侧长掩蔽层；

对所述外延层注入硼元素，注入能量为60Kev-80Kev，注入剂量为2E12-4E12，以形成所述P阱；

对所述外延层注入硼元素，注入能量为120Kev-160Kev，注入剂量为2E15-4E15，以形成所述P环；

对所述外延层注入磷元素，注入能量为60Kev-80Kev，注入剂量为2E15-4E15，以形成所述N截止环。

进一步的，所述P型埋层的宽度大于沟槽的宽度，且其通过注入硼元素形成，注入能量为40Kev-60Kev，注入剂量为1E15-2E15。

进一步的，所述肖特基势垒通过对所述沟槽的侧壁依次进行重金属溅射、退火和势垒金属淀积操作形成。

进一步的，所述退火的温度为800℃-950℃，所述重金属为Pt靶材，所述势垒金属为NiPt合金。