CN107359117A - 高压快恢复pin二极管及其制造方法 - Google Patents
高压快恢复pin二极管及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107359117A CN107359117A CN201710571853.4A CN201710571853A CN107359117A CN 107359117 A CN107359117 A CN 107359117A CN 201710571853 A CN201710571853 A CN 201710571853A CN 107359117 A CN107359117 A CN 107359117A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- type
- injection
- pin diode
- layer
- high pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66083—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6609—Diodes
Abstract
本发明公开了本发明提供一种高压快恢复PIN二极管及其制备方法，该PIN二极管包括：N型衬底；N型外延层，形成于所述N型衬底表面；若干P型注入区，由所述N形外延层表面向内延伸；若干P+注入区，每一P+注入区形成于对应一P型注入区；P‑注入层，形成于所述N型外延层表面；两金属层，配置在N型衬底底部、P‑注入层表面，形成电极。本发明在现有PIN二级管的基础上进行改进，在常规结构的P型注入层下增加P/P+注入区域，两个P型之间的区域作为主要导电通道。和常规结构相比，提高器件击穿电压，减小漏电。在相同击穿电压的情况下，新结构的P型区域浓度比传统结构低，能够降低正向压降。
Description
技术领域
本发明属于半导体二极管制备领域，具体涉及一种高压快恢复PIN二极管及其制造方法。
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。功率二极管正朝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，其中，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PIN二极管的制造方法如下：
(1)、使用N型衬底100、N型外延110，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120；
(2)、在硅片表面和背面制备金属层130、140，形成电极。
上述PIN二极管的制备方法获得的PIN二极管，存在较大的通态压降，较低的击穿电压。因此，现有PIN二极管制备技术有必要进行改进，本发明基于此而提出。
发明内容
本发明针对现有PIN二极管制备技术获得的PIN二极管存在的问题，提供一种高压快恢复PIN二极管及其制造方法。
首先，本发明提供一种高压快恢复PIN二极管，包括：
N型衬底；
N型外延层，形成于所述N型衬底表面；
若干P型注入区，由所述N形外延层表面向内延伸；
若干P+注入区，每一P+注入区形成于对应一P型注入区；
P-注入层，形成于所述N型外延层表面；
两金属层，配置在N型衬底底部、P-注入层表面，形成电极。
较佳地，所述P-注入层的浓度分别小于所有P型注入区、所有P+注入区。
另外，本发明还提供一种高压快恢复PIN二极管的制造方法，包括以下步骤：
于N型外延层表面进行第一次P型离子注入，在N型外延层表面获得若干P型注入区，所述N型外延层形成于N型衬底上；
进出热退火，对所述P型注入区进行离子推进和激活；
于所述P型注入区进行第二次P型离子注入，在所述P型注入区表面形成P+注入区；
于N型外延层表面形成一热氧化层；
进行第三次P型离子注入，在N型外延层与热氧化层之间形成P-注入层；
去除所述热氧化层，并在正面和背面制备金属层，形成电极。
较佳地，所述热氧化层的厚度在500-1000埃。
较佳地，第三次P型离子注入，注入能量大于120KeV，注入剂量均小于前两场P型注入。
本发明在现有PIN二级管的基础上进行改进，在常规结构的P型注入层下增加P/P+注入区域，两个P型之间的区域作为主要导电通道。和常规结构相比，在器件加载反向偏压时，P/P+会形成耗尽区，使P型区域受到的电场强度下降，能够提高器件击穿电压，减小漏电。在相同击穿电压的情况下，新结构的P型区域浓度比传统结构低，能够降低正向压降。
附图说明
图1至图2为现有PIN二极管制备流程剖视图；
图3至图9为本发明PIN二极管制备流程剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对发明进行详细说明。
参照图9，本发明的提供一种高压快恢复PIN二极管，包括：N型衬底200；N型外延层210，形成于所述N型衬底200表面；若干P型注入区211，由所述N形外延层210表面向内延伸；若干P+注入区213，每一P+注入区213形成于对应一P型注入区211；P-注入层270，形成于所述N型外延层210表面；两金属层230、240，配置在N型衬底200底部、P-注入层270表面，形成电极。
其中，所述P-注入层270的浓度分别小于所有P型注入区211、所有P+注入区213。优选地N型衬底200为N+型，N型外延层210为N-型。
参照图3至9，上述高压快恢复PIN二极管的制备方法如下：
(1)、于N型外延层表面进行第一次P型离子注入，在N型外延层表面获得若干P型注入区，所述N型外延层形成于N型衬底上。
参照图3，使用N型衬底200和N型外延层210，在硅片表面使用光刻胶作为掩膜250，进行P型离子注入，在硅片表面形成P型注入区211。
(2)、参照图4，去除掩膜250，进出热退火(即为快速热退火)，对所述P型注入区211进行离子推进和激活。
(3)、于所述P型注入区211进行第二次P型离子注入，在所述P型注入区211表面形成P+注入区213。
参照图5，在硅片表面使用光刻胶作为掩膜250，使用(1)中的同一张光罩，增大曝光量，增大注入窗口尺寸进行上述的形成P+注入区213的P型离子注入。
(4)、于N型外延层表面形成一热氧化层
参照图6所示，进行热氧形成热氧化层260，其材质例如是氧化硅，消除注入形成的损伤，热氧化层260厚度为500-1000A。
(5)、参照图7，进行第三次P型离子注入，在N型外延210与热氧化层260之间形成P-注入层270。其中，注入能量大于120KeV，注入剂量均小于前两场P型注入。
(6)、去除所述热氧化层260，并在正面和背面制备金属层230、240，形成电极。
参照图8，去除所述热氧化层260，例如采用湿法刻蚀；再依照图9在硅片正面、背面形成金属层230、240，作为电极。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高压快恢复PIN二极管，其特征在于，包括：
N型衬底；
N型外延层，形成于所述N型衬底表面；
若干P型注入区，由所述N形外延层表面向内延伸；
若干P+注入区，每一P+注入区形成于对应一P型注入区；
P-注入层，形成于所述N型外延层表面；
两金属层，配置在N型衬底底部、P-注入层表面，形成电极。
2.根据权利要求1所述的高压快恢复PIN二极管，其特征在于，所述P-注入层的浓度分别小于所有P型注入区、所有P+注入区。
3.根据权利要求1或2所述的高压快恢复PIN二极管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
于N型外延层表面进行第一次P型离子注入，在N型外延层表面获得若干P型注入区，所述N型外延层形成于N型衬底上；
进出热退火，对所述P型注入区进行离子推进和激活；
于所述P型注入区进行第二次P型离子注入，在所述P型注入区表面形成P+注入区；于N型外延层表面形成一热氧化层；
进行第三次P型离子注入，在N型外延层与热氧化层之间形成P-注入层；
去除所述热氧化层，并在正面和背面制备金属层，形成电极。
4.根据权利要求3所述的高压快恢复PIN二极管的制造方法，其特征在于，所述热氧化层的厚度在500-1000埃。
5.根据权利要求3所述的高压快恢复PIN二极管的制造方法，其特征在于，第三次P型离子注入，注入能量大于120KeV，注入剂量均小于前两场P型注入。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710571853.4A CN107359117B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 高压快恢复pin二极管及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710571853.4A CN107359117B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 高压快恢复pin二极管及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107359117A true CN107359117A (zh) | 2017-11-17 |
| CN107359117B CN107359117B (zh) | 2020-03-27 |
Family
ID=60292065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710571853.4A Active CN107359117B (zh) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 高压快恢复pin二极管及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107359117B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108054197A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-18 | 深圳迈辽技术转移中心有限公司 | 快恢复Pin二极管及其制作方法 |
| CN115223868A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-21 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种高压快恢复二极管及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101238232B1 (ko) * | 2011-09-14 | 2013-03-04 | 주식회사 시지트로닉스 | Ｍｈｊ-ｆｒｄ의 구조 및 그 제조 방법 |
| CN104205344A (zh) * | 2012-03-30 | 2014-12-10 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件 |
| CN104756258A (zh) * | 2012-10-11 | 2015-07-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
-
2017
- 2017-07-13 CN CN201710571853.4A patent/CN107359117B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101238232B1 (ko) * | 2011-09-14 | 2013-03-04 | 주식회사 시지트로닉스 | Ｍｈｊ-ｆｒｄ의 구조 및 그 제조 방법 |
| CN104205344A (zh) * | 2012-03-30 | 2014-12-10 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件 |
| CN104756258A (zh) * | 2012-10-11 | 2015-07-01 | 三菱电机株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108054197A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-18 | 深圳迈辽技术转移中心有限公司 | 快恢复Pin二极管及其制作方法 |
| CN108054197B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-12-22 | 超仪科技股份有限公司 | 快恢复Pin二极管及其制作方法 |
| CN115223868A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-10-21 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种高压快恢复二极管及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107359117B (zh) | 2020-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103563087B (zh) | 凹陷终端结构和带有凹陷终端结构的电子器件的制备方法 | |
| CN102694011B (zh) | 半导体器件 | |
| CN102544114B (zh) | 一种积累型槽栅二极管 | |
| CN101540343A (zh) | 偏移场板结构的4H-SiC PiN/肖特基二极管及其制作方法 | |
| CN106531813A (zh) | 半导体装置 | |
| US9755014B2 (en) | Semiconductor device with substantially equal impurity concentration JTE regions in a vicinity of a junction depth | |
| CN101540283A (zh) | 场限环结构的4H-SiC PiN/肖特基二极管制作方法 | |
| US10062746B2 (en) | Semiconductor rectifier and manufacturing method thereof | |
| CN102208456B (zh) | 叠置p+-p结势垒控制肖特基二极管 | |
| CN102593154B (zh) | 一种具有p型埋层结构的槽栅二极管 | |
| CN111628007B (zh) | 功率二极管及其制造方法 | |
| CN107359117A (zh) | 高压快恢复pin二极管及其制造方法 | |
| Lynch et al. | Design considerations for high voltage SiC power devices: An experimental investigation into channel pinching of 10kV SiC junction barrier schottky (JBS) diodes | |
| CN107359116A (zh) | 一种埋层外延超结二极管及其制作方法 | |
| RU2390880C1 (ru) | ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ШОТТКИ-pn ДИОД НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ | |
| CN106298774A (zh) | 一种mps二极管及其制造方法 | |
| CN107946374A (zh) | 一种带有表面杂质浓度调节区的肖特基整流器及制造方法 | |
| CN108054197A (zh) | 快恢复Pin二极管及其制作方法 | |
| CN114300544A (zh) | 一种快恢复二极管及其制作方法 | |
| CN107256886A (zh) | 沟槽式肖特基二极管及其制作方法 | |
| CN108987486A (zh) | 一种功率二极管及其制作方法 | |
| CN107346734B (zh) | 二极管的制备方法和二极管 | |
| CN102969315B (zh) | 一种逆导型集成门极换流晶闸管 | |
| CN210110776U (zh) | 一种自散热快恢复功率器件芯片 | |
| Tian et al. | Design optimization of high breakdown voltage vertical GaN junction barrier Schottky diode with high-K/low-K compound dielectric structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Dongni Inventor after: Lin Hebei Inventor after: Zheng Fangwei Inventor after: Li Long Inventor after: Du Yongqin Inventor before: Yang Dong Inventor before: Lin Hebei Inventor before: Zheng Fangwei Inventor before: Li Long Inventor before: Du Yongqin |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000 1st floor, 315 Huachang Road, Langkou Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province (1st-3rd floor, 14 buildings, 1-3rd floor, 17 buildings, Huachang Road Industrial Zone) Patentee after: Shenzhen Jinyu Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 518000 Guangdong Province, Shenzhen New District of Longhua City, Dalang Street Lang Kou community Hua Chang Lu Hua Chang Industrial Zone second 1-3 Patentee before: SHENZHEN JINYU SEMICONDUCTOR Co.,Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: High voltage fast recovery PIN diode and its manufacturing method Effective date of registration: 20210729 Granted publication date: 20200327 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Jinyu Semiconductor Co.,Ltd. Registration number: Y2021440020069 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220829 Granted publication date: 20200327 Pledgee: Shenzhen small and medium sized small loan Co.,Ltd. Pledgor: Shenzhen Jinyu Semiconductor Co.,Ltd. Registration number: Y2021440020069 |