CN105470130B - 一种局部扩铂二极管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种局部扩铂二极管及其制作方法，其中的制作方法包括以下步骤：提供半导体基片，在所述半导体基片上制备终端区和有源区，所述终端区内形成有终端结构，所述终端区绕所述半导体基片上表面一周设置，所述有源区位于所述终端区限定的区域内，所述有源区上开设有扩铂窗口；对所述终端区进行遮蔽处理，仅在所述扩铂窗口内进行扩铂；在所述有源区上制备正面电极；在所述半导体基片背面制备背面电极。本发明还提供了通过上述制作方法制成的局部扩铂二极管。本发明所述的局部扩铂二极管及其制作方法通过在二极管的有源区进行局部扩铂，达到了局部载流子寿命控制的效果，且工艺简单、成本低。

Description

一种局部扩铂二极管及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种局部扩铂二极管及其制作方法。

背景技术

随着电子电路工作频率的提升，对二极管的开关速度提出了越来越高的要求，因此要求二极管的反向恢复时间必须尽量小，现有的技术中，一般采用少子寿命控制技术来实现，其中，扩铂工艺是一种常用的少子寿命控制工艺。然而，现有的二极管扩铂工艺一般采用在有源区开孔之后进行铂蒸发，蒸发后处理，之后进行退火的方式进行，这种方式的铂蒸发工艺将整个硅片的正面进行蒸发，容易影响到硅片的终端区域，对氧化层质量及硅界面表面的电荷产生影响，进而影响到芯片的参数特性。为解决这种问题，现有的具有较小反向恢复时间的快恢复二极管的制作中采用局部载流子寿命控制技术，对二极管的有源区进行局部He离子注入，但He离子注入时无法在传统的快恢复二极管生产线上实现，需要高能注入机及相应的阻挡技术，制备工艺复杂、成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种局部扩铂二极管及其制作方法，其改善了现有扩铂技术对硅片终端区域的影响，并且制备工艺简单、成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种局部扩铂二极管的制作方法，包括以下步骤：

步骤S1、提供半导体基片，在所述半导体基片上制备终端区和有源区，所述终端区内形成有终端结构，所述终端区绕所述半导体基片上表面一周设置，所述有源区位于所述终端区限定的区域内，所述有源区上开设有扩铂窗口；

步骤S2、对所述终端区进行遮蔽处理，仅在所述扩铂窗口内进行扩铂；

步骤S3、在所述有源区上制备正面电极；

步骤S4、在所述半导体基片背面制备背面电极。

进一步地，所述步骤S1中半导体基片上设置有外延层，所述终端区和有源区位于所述外延层上。

进一步地，所述步骤S1中终端区上覆盖有氧化层。

进一步地，所述终端结构包括截止环和场限环，所述截止环位于外延层的边缘，所述场限环位于所述截止环和有源区之间的外延层上。

进一步地，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11、提供半导体基片，在所述半导体基片的外延层上制备氧化层；

步骤S12、采用光刻技术蚀刻所述氧化层的一周及中间区域，在露出的半导体基片的外延层上注入硼离子，制备出场限环和扩铂窗口；

步骤S13、采用光刻技术蚀刻所述氧化层的边缘，在露出的半导体基片的外延层上注入磷离子，制备出截止环；

步骤S14、补长所述氧化层；

步骤S15、利用湿法腐蚀去除所述扩铂窗口上的氧化层。

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、旋涂第一光刻胶，并对其进行第一曝光；

步骤S22、旋涂第二光刻胶，并对所述扩铂窗口上方的区域进行第二曝光；

步骤S23、显影，去除所述扩铂窗口上方的第一光刻胶和第二光刻胶，所述第一光刻胶和所述第二光刻胶在所述扩铂窗口边缘出现屋檐结构；

步骤S24、进行铂蒸发，所述铂蒸发得到的铂层在所述屋檐结构边缘出现断裂；

步骤S25、采用贴膜、揭膜工艺，去除剩余的第二光刻胶及其上覆盖的铂层；

步骤S26、显影，去除剩余的第一光刻胶；

步骤S27、进行铂扩散，形成寿命控制区域。

进一步地，所述步骤S24中铂层的厚度为0.015μm-0.2μm。

进一步地，所述步骤S27中铂扩散的温度为800℃-1000℃，扩散时间为0.5h-3h。

一种局部扩铂二极管，所述局部扩铂二极管采用上述任一所述的方法制得。

本发明所述的局部扩铂二极管的制作方法，通过第一光刻胶和第二光刻胶在扩铂窗口边缘形成屋檐结构，在进行铂蒸发时，铂层在重力的作用下，在屋檐结构边缘发生断裂，使得扩铂窗口之外区域的铂能够简单地去掉，再进行铂扩散，将铂仅仅存留在有源区的寿命控制区域，对二极管进行局部扩铂，能够减小二极管的反向恢复时间，对硅片的终端结构没有影响，能够在传统快恢复二极管的生产线上实现，工艺简单；本发明所述的局部扩铂二极管具有较小的反向恢复时间，且制作工艺简单、成本低。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1为本发明实施例提供的局部扩铂二极管的制作方法的流程示意图。

图2为图1所示实施例中步骤S1的具体流程示意图。

图3为图2所示步骤S11对应的剖面示意图。

图4为图2所示步骤S12对应的剖面示意图。

图5为图2所示步骤S13对应的剖面示意图。

图6为图2所示步骤S14对应的剖面示意图。

图7为图2所示步骤S15对应的剖面示意图。

图8为图1所示实施例中步骤S2的具体流程示意图。

图9为图8所示步骤S21对应的剖面示意图。

图10为图8所示步骤S22对应的剖面示意图。

图11为图8所示步骤S23对应的剖面示意图。

图12为图8所示步骤S24对应的剖面示意图。

图13为图8所示步骤S25对应的剖面示意图。

图14为图8所示步骤S26对应的剖面示意图。

图15为图8所示步骤S27对应的剖面示意图。

图16为图1所示实施例中步骤S3对应的剖面示意图。

图17为图1所示实施例中步骤S4对应的剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

请参阅图1所示，本发明实施例提供的局部扩铂二极管的制作方法包括以下步骤：

步骤S1：提供半导体基片，在该半导体基片上制备终端区和有源区，终端区内形成有终端结构，终端区绕半导体基片上表面一周设置，有源区位于终端区限定的区域内，有源区上开设有扩铂窗口。

本步骤中首先提供半导体基片，该半导体基片可以为N型硅层。再在半导体基片上制备终端区和有源区，在终端区内形成终端结构，终端区绕半导体基片上表面一周设置，有源区位于终端区限定的区域内，有源区上开设有扩铂窗口。本步骤中半导体基片上可以设置有外延层，终端区和有源区位于外延层上；终端区上可以覆盖氧化层，氧化层起到保护终端区内的终端结构的作用。本步骤中终端结构可以为包括截止环和场限环的结构，截止环位于外延层的边缘，场限环位于截止环和有源区之间的外延层上。具体的，图2为图1所示实施例中步骤S1的具体流程示意图，参见图2所示，具体包括如下步骤：

步骤S11：提供半导体基片，在该半导体基片的外延层2上制备氧化层3。

如图3所示，本步骤中在由衬底1和外延层2依次叠加构成的半导体基片的外延层2上制备氧化层3。

其中，上述制备氧化层3的方法可以采用热氧化工艺或淀积工艺，热氧化工艺可以在氧化炉中进行，氧化温度可以为1000-1200℃，氧化时间可以根据氧化层3的厚度进行调整；淀积工艺包括化学气相淀积和物理气相淀积两种方式。

步骤S12：采用光刻技术蚀刻氧化层3的一周及中间区域，在露出的半导体基片的外延层2上注入硼离子，制备出场限环4和扩铂窗口5。

如图4所示，本步骤中采用光刻技术蚀刻氧化层3的一周及中间区域，在露出的半导体基片的外延层2上注入硼离子，在外延层的一周制备出场限环4，在外延层的中间区域制备出扩铂窗口5。

其中，上述制备的场限环4的数量可以根据需要进行调整。

步骤S13：采用光刻技术蚀刻氧化层3的边缘，在露出的半导体基片的外延层2上注入磷离子，制备出截止环6。

如图5所示，本步骤中采用光刻技术蚀刻氧化层3的边缘，在露出的半导体基片的外延层2上注入磷离子，在外延层2的边缘一周制备出截止环6。

步骤S14：补长氧化层3。

如图6所示，本步骤中补长氧化层3，使其覆盖整个外延层2的上表面。

本步骤中补长氧化层3的方法可以采用淀积工艺。其中，淀积工艺包括化学气相淀积和物理气相淀积两种方式。

步骤S15：利用湿法腐蚀去除扩铂窗口5上的氧化层3。

如图7所示，本步骤中利用湿法腐蚀去除扩铂窗口5上的氧化层3，露出扩铂窗口5。

其中，上述湿法腐蚀用到的液体可以为NH₄HF₂，因为其对氧化层的腐蚀效果较佳，腐蚀时间以完全腐蚀掉扩铂窗口5上的氧化层3为准。

步骤S2：对上述终端区进行遮蔽处理，仅在扩铂窗口内进行扩铂。

本步骤中对终端区进行遮蔽处理，仅在扩铂窗口内进行扩铂。具体的，图8为图1所示实施例中步骤S2的具体流程示意图，参见图8所示，具体包括如下步骤：

步骤S21：旋涂第一光刻胶7，并对其进行第一曝光。

如图9所示，本步骤中旋涂第一光刻胶7，并对其全部区域进行第一曝光。

其中，上述第一光刻胶7可以为正胶，其厚度可以为1μm-3μm。

步骤S22：旋涂第二光刻胶8，并对扩铂窗口5上方的区域进行第二曝光。

如图10所示，本步骤中旋涂第二光刻胶8，可以用遮光板遮盖住扩铂窗口5以外的区域，对扩铂窗口5上方的区域进行第二曝光。

其中，上述第二光刻胶8可以为正胶，其厚度可以为1μm-3μm。

步骤S23：显影，去除扩铂窗口5上方的第一光刻胶7和第二光刻胶8，第一光刻胶7和第二光刻胶8在扩铂窗口5边缘出现屋檐结构9。

如图11所示，本步骤中进行显影，去除扩铂窗口5上方的第一光刻胶7和第二光刻胶8，露出扩铂窗口5，第二光刻胶8会在扩铂窗口5边缘出现内凹的屋檐结构9。

由于第一光刻胶7经历过步骤S21中的全部区域的曝光，此次显影过程中，处于底层的第一光刻胶7被溶除掉较多，因此，扩铂窗口5的边缘出现第二光刻胶8部分突出、第一光刻胶7部分凹进的屋檐结构9。

步骤S24：进行铂蒸发，铂蒸发得到的铂层10在屋檐结构9边缘出现断裂。

如图12所示，本步骤中进行铂蒸发，由于第二光刻胶8在扩铂窗口5边缘的内凹的屋檐结构，铂层10由于重力作用，在屋檐结构9边缘出现断裂。

其中，上述铂层10的厚度可以是0.015μm-0.2μm。

步骤S25：采用贴膜、揭膜工艺，去除剩余的第二光刻胶8及其上覆盖的铂层10。

如图13所示，本步骤中采用贴膜、揭膜工艺，去除剩余的第二光刻胶及其上覆盖的铂层。

步骤S26：显影，去除剩余的第一光刻胶7。

如图14所示，本步骤中进行显影，去除剩余的第一光刻胶。

步骤S27：进行铂扩散，形成寿命控制区域11。

如图15所示，本步骤中进行铂扩散，形成寿命控制区域11。

其中，上述铂扩散的温度可以是800℃-1000℃，扩散时间可以是0.5h-3h。

步骤S2通过第一光刻胶和第二光刻胶在扩铂窗口边缘形成屋檐结构，在进行铂蒸发时，铂层在重力的作用下，在屋檐结构边缘发生断裂，使得扩铂窗口之外区域的铂能够简单地去掉，再进行铂扩散，将铂仅仅存留在有源区的寿命控制区域，对二极管进行局部扩铂，能够减小二极管的反向恢复时间，对硅片的终端结构没有影响，能够在传统快恢复二极管的生产线上实现，工艺简单。

步骤S3：在有源区上制备正面电极。

如图16所示，本步骤中在有源区的扩铂窗口5上制备正面电极12，正面电极12延伸至氧化层3上。

其中，上述制备正面电极12的方法可以采用淀积正面电极金属，后再进行退火处理，形成正面电极12。淀积正面电极金属的方法可以采用蒸发或溅射，退火可以在退火炉中进行。

步骤S4：在半导体基片背面制备背面电极13。

如图17所示，本步骤中在半导体基片的衬底1上制备背面电极13，背面电极13与衬底1欧姆接触。

其中，上述制备背面电极13的方法可以采用淀积背面电极金属，后再进行退火处理，形成背面电极13。淀积背面电极金属的方法可以采用蒸发或溅射，退火可以在退火炉中进行。

本发明还提供了一种通过上述方法制作而成的局部扩铂二极管，具体结构参加图17的实施例。

通过本发明实施例提供的局部扩铂二极管及其制作方法，至少具有下述优点：一是通过将铂仅仅留存在有源区的寿命控制区域，对其进行了局部扩铂，避免了铂对硅片的终端区域、氧化层的质量及硅界面表面的电荷的影响；二是不需要高能注入机及相应的阻挡技术，制备工艺简单、结构简单、成本低。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由权利要求的范围决定。

Claims (9)

1.一种局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、提供半导体基片，在所述半导体基片上制备终端区和有源区，所述终端区内形成有终端结构，所述终端区绕所述半导体基片上表面一周设置，所述有源区位于所述终端区限定的区域内，所述有源区上开设有扩铂窗口；

步骤S2、对所述终端区进行遮蔽处理，在所述扩铂窗口边缘形成屋檐结构，仅在所述扩铂窗口内进行扩铂；

步骤S3、在所述有源区上制备正面电极；

步骤S4、在所述半导体基片背面制备背面电极。

2.根据权利要求1所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中半导体基片上设置有外延层，所述终端区和有源区位于所述外延层上。

3.根据权利要求2所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中终端区上覆盖有氧化层。

4.根据权利要求3所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述终端结构包括截止环和场限环，所述截止环位于外延层的边缘，所述场限环位于所述截止环和有源区之间的外延层上。

5.根据权利要求4所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11、提供半导体基片，在所述半导体基片的外延层上制备氧化层；

步骤S12、采用光刻技术蚀刻所述氧化层的一周及中间区域，在露出的半导体基片的外延层上注入硼离子，制备出场限环和扩铂窗口；

步骤S13、采用光刻技术蚀刻所述氧化层的边缘，在露出的半导体基片的外延层上注入磷离子，制备出截止环；

步骤S14、补长所述氧化层；

步骤S15、利用湿法腐蚀去除所述扩铂窗口上的氧化层。

6.根据权利要求1-5任一所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、旋涂第一光刻胶，并对其进行第一曝光；

步骤S22、旋涂第二光刻胶，并对所述扩铂窗口上方的区域进行第二曝光；

步骤S23、显影，去除所述扩铂窗口上方的第一光刻胶和第二光刻胶，所述第一光刻胶和所述第二光刻胶在所述扩铂窗口边缘出现屋檐结构；

步骤S24、进行铂蒸发，所述铂蒸发得到的铂层在所述屋檐结构边缘出现断裂；

步骤S25、采用贴膜、揭膜工艺，去除剩余的第二光刻胶及其上覆盖的铂层；

步骤S26、显影，去除剩余的第一光刻胶；

步骤S27、进行铂扩散，形成寿命控制区域。

7.根据权利要求6所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S24中铂层的厚度为0.015μm-0.2μm。

8.根据权利要求6所述的局部扩铂二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤S27中铂扩散的温度为800℃-1000℃，扩散时间为0.5h-3h。

9.一种局部扩铂二极管，其特征在于，所述局部扩铂二极管采用权利要求1-8任一所述的方法制得。