一種高壓frd的截斷型深槽結構及高壓frd的製作方法
2023-06-09 19:36:01
專利名稱：一種高壓frd的截斷型深槽結構及高壓frd的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種高壓FRD的截斷型深槽結構及高壓FRD的製作方法，具體地 說是一種採用截斷型結終端結構的FRD 二極體的製作方法，屬於半導體功率器件領域。
背景技術：
理想的器件擊穿電壓是指p-n結為平行平面的情況。影響擊穿電壓有如下幾個因 素
第一.平面工藝p-n結擴散對擊穿電壓的影響。結的平行平面部分的電場分布為 一系列的平行線，而結終端處的電場分布於平行平面結部分不同。因為結的兩側必須滿足 電中性要求，結面的彎曲就導致了電場的集中。因此彎曲處的電場強度就可以在較低的反 向電壓下達到擊穿的臨界電場強度，從而使P-n結比理想的平行平面結提前發生擊穿。所 以結面彎曲常使擊穿電壓降低。結深越淺時曲率半徑越小，電場越容易在結終端彎曲處積 聚，擊穿就越容易發生。現在日益得到廣泛使用的功率半導體器件，如功率MOSFET、IGBT、 FRD等大多數為淺結器件，因此結終端的形狀對器件耐壓有很大的影響；
第二.界面電荷存在對擊穿電壓的影響。通常的半導體器件都是以n型矽作為襯 底，功率半導體器件也不例外。在器件的生產工藝流程中，多次氧化的氧化過程(主要是熱 氧化)使得氧化層中不可避免地存在一些正電荷。界面電荷對擊穿電壓的影響也可以形象 的解釋為由於界面電荷的存在使n型矽中的電子向表面聚集，從而表面的電子濃度高於 體內，表面電阻率隨之降低，所以耗盡層在這裡變窄，擊穿可能在器件表面提前發生；
綜上所述，高壓FRD半導體器件為了實現高擊穿電壓，必須使用終端結構來減小表面 電場和結彎曲處電場，使擊穿電壓儘可能的接近平面結。結終端大致可分為延伸型和截斷 型兩大類，深槽終端屬於截斷型終端。前者是在主結邊緣處(常是彎曲的)設置一些延伸結 構，這些延伸結構實際上起到將主結耗盡區向外展寬的作用，從而降低表面的電場強度從 而提高擊穿電壓。這類終端通常用於平面工藝，如場板、場限環等。而截斷型終端則是用溼 法腐蝕曲面槽、劃片及引線焊接後的邊緣腐蝕、圓片的邊緣磨腳、幹法刻蝕深槽等手段，將 PN結截斷並利用截斷的形貌影響表面電場分布，再結合良好的表面鈍化實現表面擊穿的改 善，通常適用於臺面或刻槽工藝。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種提高了 FRD器件的擊穿 電壓，使擊穿電壓接近平面結的擊穿電壓，並且能降低FRD器件的面積，降低了成本的高壓 FRD的截斷型深槽結構及高壓FRD的製作方法。本發明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種高壓FRD的截斷型深槽結 構，它包括一帶有PN結的FRD 二極體，在其表面澱積有一層氧化層，在其PN結的兩端光刻 並深槽DRIE刻蝕然後澱積有二氧化矽。所述的深槽深度遠大於結深，它的深度至少與擊穿時平面結耗盡區寬度相當；所述的深槽內側生長有至少一層氧化層。一種如上所述的高壓FRD的製作方法，該方法是第一製作完成FRD 二極體的PN 結；第二在其表面澱積一層氧化層作為深槽刻蝕的阻擋層，然後光刻並深槽DRIE刻蝕用作 終端的深槽；第三為了消除深槽刻蝕的缺陷，在深槽內側生長一層氧化層，然後澱積二氧化 矽把深槽完全填滿；第四繼續FRD 二極體後續的製造工藝。所述的深槽深度遠大於結深，它的深度至少與擊穿時平面結耗盡區寬度相當。本發明要解決的問題是FRD平面工藝p-n結擴散在結彎曲處電場集中導致降低 整個結的擊穿電壓以及界面電荷的存在使矽表面耗盡區變窄，矽表面容易發生擊穿等問 題。截斷型結終端結構同時解決了上述問題即結彎曲處和表面容易發生擊穿的難題。本發明採取在FRD矽片表面主結附近刻蝕一個深槽截斷曲面結彎曲，消除電 場集中；深槽結構中填充sio2時，槽區比矽材料承受更大的峰值電場，因此該技術可以大 大提高FRD器件的擊穿電壓。本發明的優點是首先，提高了 FRD器件的擊穿電壓，使擊穿電壓接近平面結的擊 穿電壓；其次，降低了 FRD器件的面積，降低了成本。
圖1是本發明所示的FRD 二極體的PN結橫截面示意圖。圖2是本發明所示的FRD PN結終端刻蝕深槽橫截面示意圖。圖3是本發明所示的FRD用二氧化矽填滿深槽橫截面示意圖。圖4是本發明所示的FRD PN結反偏時的電勢等位線分布圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖及具體的製造方法對本發明作詳細的介紹圖1一3所示，本發明 所述的高壓FRD的截斷型深槽結構，它包括在一帶有PN結1的FRD 二極體2，在其表面澱積 有一層氧化層3，在其PN結1的兩端光刻有深槽4並澱積有二氧化矽5。所述的深槽4深度遠大於結深，它的深度至少與擊穿時平面結耗盡區6寬度相當； 所述的深槽內側生長有至少一層氧化層7。一種如上所述的高壓FRD的製作方法，該方法是 第一.製作完成FRD 二極體PN結1，如圖1 ；
第二. 澱積一層氧化層3作為深槽刻蝕的阻擋層，然後光刻並深槽DRIE刻蝕用作終 端的深槽4，如圖2;
第三.為了消除深槽刻蝕的缺陷，在深槽4內側生長一層氧化層7，然後澱積二氧化 矽5把深槽4完全填滿，如圖3;
第四.繼續FRD 二極體後續的製造工藝；
第五.受到高壓偏置時，P阱的耗盡區6在橫向被填滿二氧化矽的深槽4阻擋，只能 縱向延伸；電勢等位線基本上沒有彎曲，擊穿電壓接近於平面結，如圖4。本發明公開了一種適用於高壓FRD 二極體的一種截斷型終端結構以及其製作方 法；深槽結構的終端是在矽片表面主結附近刻蝕一個深槽截斷P-n結彎曲，消除結彎曲處 電場集中和表面電場。深槽結構中填充SI02時，槽區比矽材料承受更大的峰值電場，因此 該技術可以大大提高FRD器件的擊穿電壓；此終端結構可以顯著提高擊穿電壓同時減小終端的面積，從而顯著降低高壓FRD的成本。
權利要求
1.一種高壓FRD的截斷型深槽結構，它包括一帶有PN結的FRD 二極體，其特徵在於在 FRD 二極體(2)表面澱積有一層氧化層(3)，而在其PN結的兩端光刻並深槽(4) DRIE刻蝕 然後澱積有二氧化矽(5)。
2.根據權利要求1所述的高壓FRD的截斷型深槽結構，其特徵在於所述的深槽(4)內 側生長有至少一層氧化層(J)。
3.—種如權利要求1或2所述的高壓FRD的製作方法，該方法是第一製作完成FRD 二 極管的PN結；第二在其表面澱積一層氧化層作為深槽刻蝕的阻擋層，然後光刻並深槽DRIE 刻蝕用作終端的深槽；第三為了消除深槽刻蝕的缺陷，在深槽內側生長一層氧化層，然後澱 積二氧化矽把深槽完全填滿；第四繼續FRD 二極體後續的製造工藝。
4.根據權利要求3所述的高壓FRD的製作方法，其特徵在於所述的深槽深度遠大於結 深，它的深度至少與擊穿時平面結耗盡區寬度相當。
全文摘要
一種高壓FRD的截斷型深槽結構及高壓FRD的製作方法，所述高壓FRD的截斷型深槽結構，它包括一帶有PN結的FRD二極體，在其表面澱積有一層氧化層，在其PN結的兩端光刻並深槽DRIE刻蝕然後澱積有二氧化矽；所述的深槽深度遠大於結深，它的深度至少與擊穿時平面結耗盡區寬度相當；所述的深槽內側生長有至少一層氧化層；所述的製作方法是第一製作完成FRD二極體的PN結；第二在其表面澱積一層氧化層作為深槽刻蝕的阻擋層，然後光刻並深槽DRIE刻蝕用作終端的深槽；第三為了消除深槽刻蝕的缺陷，在深槽內側生長一層氧化層，然後澱積二氧化矽把深槽完全填滿；第四繼續FRD二極體後續的製造工藝；它具有提高了FRD器件的擊穿電壓，使擊穿電壓接近平面結的擊穿電壓，降低了FRD器件的面積，降低了成本等特點。
文檔編號H01L21/329GK102005385SQ20101051614
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月22日 優先權日2010年10月22日
發明者紅梅 申請人:嘉興斯達半導體有限公司