专利名称：一种高压frd的截断型深槽结构及高压frd的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种高压FRD的截断型深槽结构及高压FRD的制作方法，具体地 说是一种采用截断型结终端结构的FRD 二极管的制作方法，属于半导体功率器件领域。
背景技术：
理想的器件击穿电压是指p-n结为平行平面的情况。影响击穿电压有如下几个因 素
第一.平面工艺p-n结扩散对击穿电压的影响。结的平行平面部分的电场分布为 一系列的平行线，而结终端处的电场分布于平行平面结部分不同。因为结的两侧必须满足 电中性要求，结面的弯曲就导致了电场的集中。因此弯曲处的电场强度就可以在较低的反 向电压下达到击穿的临界电场强度，从而使P-n结比理想的平行平面结提前发生击穿。所 以结面弯曲常使击穿电压降低。结深越浅时曲率半径越小，电场越容易在结终端弯曲处积 聚，击穿就越容易发生。现在日益得到广泛使用的功率半导体器件，如功率MOSFET、IGBT、 FRD等大多数为浅结器件，因此结终端的形状对器件耐压有很大的影响；
第二.界面电荷存在对击穿电压的影响。通常的半导体器件都是以n型硅作为衬 底，功率半导体器件也不例外。在器件的生产工艺流程中，多次氧化的氧化过程(主要是热 氧化)使得氧化层中不可避免地存在一些正电荷。界面电荷对击穿电压的影响也可以形象 的解释为由于界面电荷的存在使n型硅中的电子向表面聚集，从而表面的电子浓度高于 体内，表面电阻率随之降低，所以耗尽层在这里变窄，击穿可能在器件表面提前发生；
综上所述，高压FRD半导体器件为了实现高击穿电压，必须使用终端结构来减小表面 电场和结弯曲处电场，使击穿电压尽可能的接近平面结。结终端大致可分为延伸型和截断 型两大类，深槽终端属于截断型终端。前者是在主结边缘处(常是弯曲的)设置一些延伸结 构，这些延伸结构实际上起到将主结耗尽区向外展宽的作用，从而降低表面的电场强度从 而提高击穿电压。这类终端通常用于平面工艺，如场板、场限环等。而截断型终端则是用湿 法腐蚀曲面槽、划片及引线焊接后的边缘腐蚀、圆片的边缘磨脚、干法刻蚀深槽等手段，将 PN结截断并利用截断的形貌影响表面电场分布，再结合良好的表面钝化实现表面击穿的改 善，通常适用于台面或刻槽工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种提高了 FRD器件的击穿 电压，使击穿电压接近平面结的击穿电压，并且能降低FRD器件的面积，降低了成本的高压 FRD的截断型深槽结构及高压FRD的制作方法。本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种高压FRD的截断型深槽结 构，它包括一带有PN结的FRD 二极管，在其表面淀积有一层氧化层，在其PN结的两端光刻 并深槽DRIE刻蚀然后淀积有二氧化硅。所述的深槽深度远大于结深，它的深度至少与击穿时平面结耗尽区宽度相当；所述的深槽内侧生长有至少一层氧化层。一种如上所述的高压FRD的制作方法，该方法是第一制作完成FRD 二极管的PN 结；第二在其表面淀积一层氧化层作为深槽刻蚀的阻挡层，然后光刻并深槽DRIE刻蚀用作 终端的深槽；第三为了消除深槽刻蚀的缺陷，在深槽内侧生长一层氧化层，然后淀积二氧化 硅把深槽完全填满；第四继续FRD 二极管后续的制造工艺。所述的深槽深度远大于结深，它的深度至少与击穿时平面结耗尽区宽度相当。本发明要解决的问题是FRD平面工艺p-n结扩散在结弯曲处电场集中导致降低 整个结的击穿电压以及界面电荷的存在使硅表面耗尽区变窄，硅表面容易发生击穿等问 题。截断型结终端结构同时解决了上述问题即结弯曲处和表面容易发生击穿的难题。本发明采取在FRD硅片表面主结附近刻蚀一个深槽截断曲面结弯曲，消除电 场集中；深槽结构中填充sio2时，槽区比硅材料承受更大的峰值电场，因此该技术可以大 大提高FRD器件的击穿电压。本发明的优点是首先，提高了 FRD器件的击穿电压，使击穿电压接近平面结的击 穿电压；其次，降低了 FRD器件的面积，降低了成本。
图1是本发明所示的FRD 二极管的PN结横截面示意图。图2是本发明所示的FRD PN结终端刻蚀深槽横截面示意图。图3是本发明所示的FRD用二氧化硅填满深槽横截面示意图。图4是本发明所示的FRD PN结反偏时的电势等位线分布图。
具体实施例方式
下面将结合附图及具体的制造方法对本发明作详细的介绍图1一3所示，本发明 所述的高压FRD的截断型深槽结构，它包括在一带有PN结1的FRD 二极管2，在其表面淀积 有一层氧化层3，在其PN结1的两端光刻有深槽4并淀积有二氧化硅5。所述的深槽4深度远大于结深，它的深度至少与击穿时平面结耗尽区6宽度相当； 所述的深槽内侧生长有至少一层氧化层7。一种如上所述的高压FRD的制作方法，该方法是 第一.制作完成FRD 二极管PN结1，如图1 ；
第二. 淀积一层氧化层3作为深槽刻蚀的阻挡层，然后光刻并深槽DRIE刻蚀用作终 端的深槽4，如图2;
第三.为了消除深槽刻蚀的缺陷，在深槽4内侧生长一层氧化层7，然后淀积二氧化 硅5把深槽4完全填满，如图3;
第四.继续FRD 二极管后续的制造工艺；
第五.受到高压偏置时，P阱的耗尽区6在横向被填满二氧化硅的深槽4阻挡，只能 纵向延伸；电势等位线基本上没有弯曲，击穿电压接近于平面结，如图4。本发明公开了一种适用于高压FRD 二极管的一种截断型终端结构以及其制作方 法；深槽结构的终端是在硅片表面主结附近刻蚀一个深槽截断P-n结弯曲，消除结弯曲处 电场集中和表面电场。深槽结构中填充SI02时，槽区比硅材料承受更大的峰值电场，因此 该技术可以大大提高FRD器件的击穿电压；此终端结构可以显著提高击穿电压同时减小终端的面积，从而显著降低高压FRD的成本。
权利要求
1.一种高压FRD的截断型深槽结构，它包括一带有PN结的FRD 二极管，其特征在于在 FRD 二极管(2)表面淀积有一层氧化层(3)，而在其PN结的两端光刻并深槽(4) DRIE刻蚀 然后淀积有二氧化硅(5)。
2.根据权利要求1所述的高压FRD的截断型深槽结构，其特征在于所述的深槽(4)内 侧生长有至少一层氧化层(J)。
3.—种如权利要求1或2所述的高压FRD的制作方法，该方法是第一制作完成FRD 二 极管的PN结；第二在其表面淀积一层氧化层作为深槽刻蚀的阻挡层，然后光刻并深槽DRIE 刻蚀用作终端的深槽；第三为了消除深槽刻蚀的缺陷，在深槽内侧生长一层氧化层，然后淀 积二氧化硅把深槽完全填满；第四继续FRD 二极管后续的制造工艺。
4.根据权利要求3所述的高压FRD的制作方法，其特征在于所述的深槽深度远大于结 深，它的深度至少与击穿时平面结耗尽区宽度相当。
全文摘要
一种高压FRD的截断型深槽结构及高压FRD的制作方法，所述高压FRD的截断型深槽结构，它包括一带有PN结的FRD二极管，在其表面淀积有一层氧化层，在其PN结的两端光刻并深槽DRIE刻蚀然后淀积有二氧化硅；所述的深槽深度远大于结深，它的深度至少与击穿时平面结耗尽区宽度相当；所述的深槽内侧生长有至少一层氧化层；所述的制作方法是第一制作完成FRD二极管的PN结；第二在其表面淀积一层氧化层作为深槽刻蚀的阻挡层，然后光刻并深槽DRIE刻蚀用作终端的深槽；第三为了消除深槽刻蚀的缺陷，在深槽内侧生长一层氧化层，然后淀积二氧化硅把深槽完全填满；第四继续FRD二极管后续的制造工艺；它具有提高了FRD器件的击穿电压，使击穿电压接近平面结的击穿电压，降低了FRD器件的面积，降低了成本等特点。
文档编号H01L21/329GK102005385SQ20101051614
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者红梅 申请人:嘉兴斯达半导体有限公司