一種主結調制快恢復二極管芯片及其制備方法與流程

本申請涉及半導體，具體而言，涉及一種主結調制快恢復二極管芯片及其制備方法。

背景技術：

1、igbt(insulated?gate?bipolar?transistor，絕緣柵雙極型晶體管)是由雙極型三極管和絕緣柵型場效應管組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有金屬-氧化物半導體場效應晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管的低導通壓降兩方面的優點。igbt在使用時通常需要搭配frd(fast?recovery?diode，快恢復二極管)，frd在電路主要起到續流、鉗位和緩沖作用。

2、隨著新能源的發展需求，對igbt的轉換效率和電壓要求越來越高，此時就對電路中并聯的frd器件產生了更高要求。現有的frd產品一般采用平面場限環和場板結構來盡可能地降低曲率效應對pn結擊穿電壓的影響。在制備時，采用主結和環結分開注入和推結的方式，得到主結淺環結深的結深分布效果，如此可以使得在反向偏置情況下，主結耗盡層展寬時能更快的得到場限環結的電場分擔和保護，使產品有更高的反向擊穿電壓和雪崩耐量。但是，這種制備方法需要進行多次光刻，效率低且成本高。

技術實現思路

1、本申請的目的在于，針對上述現有技術中的不足，提供一種主結調制快恢復二極管芯片及其制備方法，其能夠產生主結淺環結深的結深分布，且制備效率高，成本低。

2、為實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

3、本申請實施例的一方面，提供一種主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，包括：提供外延片，并采用光刻工藝在外延片的第一表面形成主結窗口和截止環窗口，其中，截止環窗口環繞主結窗口；分別向主結窗口和截止環窗口內注入第一非金屬并進行擴散推結；采用光刻工藝在外延片的第一表面形成場限環窗口，其中，場限環窗口環繞主結窗口，且場限環窗口位于主結窗口和截止環窗口之間；分別向主結窗口和場限環窗口內注入第二非金屬并進行擴散推結，以實現主結淺環結深的結深分布。

4、可選地，提供外延片，并采用光刻工藝在外延片的第一表面形成主結窗口和截止環窗口包括：提供外延片，并在外延片的第一表面形成氧化層；采用光刻工藝在氧化層的表面形成主結窗口和截止環窗口。

5、可選地，分別向主結窗口和場限環窗口內注入第二非金屬并進行擴散推結之后，方法還包括：在外延片的第一表面形成至少兩個場板，其中，至少兩個場板依次環繞主結窗口，一個場板與主結窗口連接，其余的場板分別與場限環窗口連接。

6、可選地，在外延片的第一表面形成至少兩個場板之后，方法還包括：向外延片的第一表面注入鉑并進行鉑擴散。

7、可選地，向外延片的第一表面注入鉑并進行鉑擴散之后，方法還包括：在外延片的第一表面形成第一金屬層，其中，第一金屬層覆蓋在主結窗口上；在外延片的第二表面形成第二金屬層，其中，第二表面與第一表面相對。

8、可選地，在外延片的第一表面形成第一金屬層之后，方法還包括：在外延片的第一表面形成鈍化層，其中，鈍化層覆蓋第一金屬層的邊緣、場板、場限環窗口和截止環窗口。

9、可選地，在外延片的第二表面形成第二金屬層之前，方法還包括：在外延片的第二表面一側對外延片進行減薄操作，以減小外延片的厚度。

10、可選地，第一非金屬為磷，第二非金屬為硼或鋁。

11、可選地，場限環窗口的數量為多個，多個場限環窗口依次環繞主結窗口。

12、本申請實施例的另一方面，提供一種主結調制快恢復二極管芯片，包括：外延片、設置在外延片的第一表面的主結、場限環和截止環，場限環和截止環依次環繞主結，主結的結深小于場限環的結深，主結內填充第一非金屬和覆蓋第一非金屬的第二非金屬，場限環內填充第二非金屬。

13、本申請的有益效果包括：

14、本申請提供了一種主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，包括：提供外延片，并采用光刻工藝在外延片的第一表面形成主結窗口和截止環窗口，其中，截止環窗口環繞主結窗口；分別向主結窗口和截止環窗口內注入第一非金屬并進行擴散推結；采用光刻工藝在外延片的第一表面形成場限環窗口，其中，場限環窗口環繞主結窗口，且場限環窗口位于主結窗口和截止環窗口之間；分別向主結窗口和場限環窗口內注入第二非金屬并進行擴散推結，以實現主結淺環結深的結深分布。該主結調制快恢復二極管芯片的制備方法采用在主結窗口內先注入第一非金屬，再注入第二非金屬的方式，進行主結結深調制，就能產生主結淺環結深的一種結深分布。如此，就可以實現在反向偏置狀態下，隨著耗盡層的擴展，主結盡可能往平行平面結的方向發展，降低曲率效應對主結調制快恢復二極管芯片電壓的影響，使主結調制快恢復二極管芯片能耐受更高電壓；在正向開啟狀態下，能產出更多的電子空穴等載流子，顯著提升了主結調制快恢復二極管芯片的通流能力和浪涌水平。同時，可以省一次光刻，提高了主結調制快恢復二極管芯片的制備效率，降低了主結調制快恢復二極管芯片的制造成本。

技術特征：

1.一種主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述提供外延片，并采用光刻工藝在所述外延片的第一表面形成主結窗口和截止環窗口包括：

3.如權利要求1所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述分別向所述主結窗口和所述場限環窗口內注入第二非金屬并進行擴散推結之后，所述方法還包括：

4.如權利要求3所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述外延片的第一表面形成至少兩個場板之后，所述方法還包括：

5.如權利要求4所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述向所述外延片的第一表面注入鉑并進行鉑擴散之后，所述方法還包括：

6.如權利要求5所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述外延片的第一表面形成第一金屬層之后，所述方法還包括：

7.如權利要求5所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述在所述外延片的第二表面形成第二金屬層之前，所述方法還包括：

8.如權利要求1所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述第一非金屬為磷，所述第二非金屬為硼或鋁。

9.如權利要求1所述的主結調制快恢復二極管芯片的制備方法，其特征在于，所述場限環窗口的數量為多個，多個所述場限環窗口依次環繞所述主結窗口。

10.一種主結調制快恢復二極管芯片，其特征在于，包括：外延片、設置在所述外延片的第一表面的主結、場限環和截止環，所述場限環和所述截止環依次環繞所述主結，所述主結的結深小于所述場限環的結深，所述主結內填充第一非金屬和覆蓋所述第一非金屬的第二非金屬，所述場限環內填充所述第二非金屬。

技術總結
本申請提供一種主結調制快恢復二極管芯片及其制備方法，涉及半導體技術領域。該主結調制快恢復二極管芯片的制備方法包括：提供外延片，并采用光刻工藝在外延片的第一表面形成主結窗口和截止環窗口；分別向主結窗口和截止環窗口內注入第一非金屬并進行擴散推結；采用光刻工藝在外延片的第一表面形成場限環窗口；分別向主結窗口和場限環窗口內注入第二非金屬并進行擴散推結，以實現主結淺環結深的結深分布。該主結調制快恢復二極管芯片的制備方法能在節省一次光刻的前提下產生主結淺環結深的一種結深分布，能夠提高主結調制快恢復二極管芯片的耐受電壓、通流能力、浪涌水平和制備效率，降低主結調制快恢復二極管芯片的制造成本。

技術研發人員：朱澤中,黎重林,李瑩,孫銘順,莊翔,張超
受保護的技術使用者：捷捷半導體有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13