FRD器件结构制作方法与流程

frd器件结构制作方法
技术领域
1.本发明涉及半导体功率器件领域，尤指一种frd器件结构及制作方法。


背景技术：

2.快恢复二极管(简称frd)是一种具有开关特性好、反向恢复时间短特点的半导体二极管，主要应用于开关电源、pwm脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频整流二极管、续流二极管等使用。
3.为了匹配越来越快的电路开关速度的应用环境,frd器件结构须满足开关速度快、静态和动态损耗低的特性。通常可以通过降低正面p+区域浓度来降低frd器件结构动态损耗，如图3所示的现有技术的frd器件结构，但过低的p型区域浓度会增加其与正面阳极金属间的接触电阻，从而增大静态损耗。


技术实现要素：

4.本发明的目的是在不降低正面p型区域浓度的前提下，通过引入n+复合区域来降低正面空穴注入效率，从而降低器件动态损耗。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.本发明提供一种frd器件结构，包括：第一n区域、p+区域、n+复合区域、正面阳极金属区域、背面阴极金属区域；所述第一n区域包括第一n+区域和第一n-区域；所述第一n-区域，位于所述第一n+区域上方；
7.所述p+区域，位于所述第一n-区域上；
8.所述n+复合区域，位于所述第一n-区域内；
9.所述正面阳极金属区域，位于所述p+区域上；
10.所述背面阴极金属区域，位于所述第一n+区域下。
11.在一些实施例中：
12.当所述第一n-区域为在所述第一n+区域上外延生长的第一n-区域时，所述第一n+区域作为基底，所述第一n-区域作为外延区。
13.在一些实施例中：
14.当所述第一n-区域为基底时，对所述第一n-区域进行背面离子注入、退火形成第一n+区域。
15.在一些实施例中：
16.其中，所述n+复合区域的掺杂浓度大于所述第一n-区域，当器件导通时，所述n+复合区域用于复合正面注入的空穴载流子。
17.在一些实施例中：
18.其中，所述p+区域与所述正面阳极金属区域形成欧姆接触，所述背面阴极金属区域与所述第一n+区域形成欧姆接触。
19.在一些实施例中，包括：
20.在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域；
21.通过正面涂胶、掩膜、显影、光刻，在预设图形区高能注入磷离子、热扩散形成n+复合区域；
22.在所述frd器件结构的正面沉积绝缘介质层，通过涂胶、掩膜、显影、光刻、刻蚀绝缘介质层形成孔开口；
23.对所述frd器件结构进行正面金属溅射或蒸金形成正面金属阳极区域；
24.对所述frd器件结构进行背面金属溅射或蒸金形成背面阴极金属区域；
25.其中，所述第一n区域包括第一n+区域和第一n-区域。
26.在一些实施例中，在所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域之前，还包括：
27.在所述第一n+区域上外延生长所述第一n-区域；
28.其中，所述第一n+区域作为基底，所述第一n-区域作为外延区。
29.在一些实施例中，所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域，包括：
30.在所述第一n-区域进行正面涂胶、掩膜、显影、光刻、离子注入、热扩散形成所述p+区域。
31.在一些实施例中，所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域，包括：
32.在所述第一n-区域进行正面涂胶、掩膜、显影、光刻、离子注入、热扩散形成所述p+区域；
33.其中，所述第一n-区域作为基底。
34.在一些实施例中，在对所述frd器件结构进行背面金属溅射或蒸金形成背面阴极金属区域之前，还包括：
35.在所述第一n-区域进行背面离子注入、退火，形成所述第一n+区域；
36.其中，所述第一n-区域作为基底，所述第一n+区域通过对第一n-区域进行背面离子注入、退火形成。本发明提供的一种frd器件结构制作方法，具有以下有益效果：
37.在不改变正面p型区浓度前提下降低器件动态损耗，本发明引入了n+复合区域，当器件导通时通过n+复合区域来降低正面空穴注入效率，从而降低动态关断损耗。
附图说明
38.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种frd器件结构及制作方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
39.图1是本发明一种frd器件结构的示意图；
40.图2是本发明一种frd器件结构的制作方法的示意图；
41.图3是现有的frd器件结构的示意图。
42.附图标号说明：
43.1、第一n+区域；2、第一n-区域；3、n+复合区域；4、p+区域；5、正面阳极金属区域；6、背面阴极金属区域。
具体实施方式
44.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体
细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
45.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
46.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
47.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
48.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
50.在一个实施例中，本发明提供一种frd器件结构，通过所述的frd器件结构的制作方法制作而成，如图1所示，包括：第一n区域、p+区域4、n+复合区域3、正面阳极金属区域5、背面阴极金属区域6；所述第一n区域包括第一n+区域1和第一n-区域2；所述第一n-区域2，位于所述第一n+区域1上方。
51.所述p+区域4，位于所述第一n-区域2上。
52.所述n+复合区域3，位于所述第一n-区域2内。
53.所述正面阳极金属区域5，位于所述p+区域4上。
54.所述背面阴极金属区域6，位于所述第一n+区域1下。
55.具体的，通过引入n+复合区域，当器件导通时可以降低正面空穴注入效率；n+复合区域3通过高能注入磷离子后热扩散形成；n+复合区域3的掺杂浓度高于第一n-区域2的掺杂浓度；n+复合区域3的宽度和间距可根据需求制定。
56.在一个实施例中：其中，所述n+复合区域3的掺杂浓度大于所述第一n-区域2，器件导通时所述n+复合区域3用于复合正面注入的空穴载流子。
57.其中，引入n+复合区域3，正面空穴注入时，n+复合区域可以复合掉部分空穴载流子，从而降低第一n-区域中空穴载流子浓度，当器件关断时有效降低动态关断损耗；n+复合区域掺杂浓度高于第一n-区域掺杂浓度。
58.在一个实施例中：其中，所述p+区域4与所述正面阳极金属区域5形成欧姆接触，所述背面阴极金属区域6与所述第一n+区域1形成欧姆接触。
59.本发明提供的一种frd器件结构及制作方法，在不改变p+区域浓度前提下降低器件动态损耗的前提下，本发明引入了n+复合区域，当器件导通时通过n+复合区域来降低正面空穴注入效率，从而降低动态关断损耗。
60.本发明的一个实施例，如图2所示，本发明提供一种frd器件结构的制作方法，包
括：
61.s101在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域。
62.s102在所述p+区域通过正面涂胶、掩膜、显影、光刻，在预设图形区域高能注入磷离子、热扩散形成n+复合区域。
63.s103在所述frd器件结构的正面沉积绝缘介质层，通过涂胶、掩膜、显影、光刻、刻蚀绝缘介质层形成孔开口。
64.s104对所述frd器件结构进行正面金属溅射或蒸金形成正面金属阳极区域。
65.s105对所述frd器件结构进行背面金属溅射或蒸金形成背面阴极金属区域。
66.其中，所述第一n区域包括第一n+区域和第一n-区域。
67.具体的，如图1所示，通过上述方法能够得到一个frd器件结构结构，包含：
68.第一n+区域1；
69.位于第一n+区域上方的第一n-区域2；
70.位于第一n-区域内的n+复合区域3，n+复合区域3的掺杂浓度大于第一n-区域，n+复合区域用于复合器件导通时正面注入的空穴载流子；
71.位于第一n-区域2及n+复合区域3上的p+区域4；
72.位于p+区域4上的正面阳极金属区域5；
73.位于第一n+区域1下的背面阴极金属区域6；
74.p+区域4和与正面阳极金属区域5形成欧姆接触，背面阴极金属区6与第一n+区域1形成欧姆接触。
75.在本实施例中，在不改变p+区域浓度前提下降低器件动态损耗，本发明引入了n+复合区域，器件导通时通过n+复合区域来降低正面空穴注入效率，从而降低动态关断损耗。
76.具体的，引入n+复合区域，当正面空穴注入时，n+复合区域可以复合掉部分空穴载流子，从而降低第一n-区域中空穴载流子浓度，当器件关断时有效降低动态关断损耗。同时，兼容于传统pin型frd器件结构工艺，仅在原有的工艺基础上增加一步磷离子高能注入及热扩散形成n+复合区域，即可起到降低动态关断损耗的作用。
77.在一个实施例中，在所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域之前，还包括：
78.在所述第一n+区域上外延生长所述第一n-区域；
79.其中，所述第一n+区域作为基底，所述第一n-区域作为外延区。
80.其中，所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域，包括：
81.在所述第一n-区域进行正面涂胶、掩膜、显影、光刻、离子注入、热扩散形成所述p+区域。
82.具体的，本发明结构的一种制作方法如下：
83.1.在第一n+区域1上外延生长第一n-区域2；
84.2.正面涂胶、掩膜、显影、光刻、离子注入、热扩散形成p+区域4；
85.3.正面涂胶、掩膜、显影、光刻，在预设图形区域高能注入磷离子、热扩散形成n+复合区域3；
86.4.正面沉积绝缘介质层，涂胶、掩膜、显影、光刻、刻蚀绝缘介质层形成孔开口；
87.5.正面金属溅射或蒸金形成正面金属阳极区域5；
88.6.背面金属溅射或蒸金形成背面阴极金属区域6。
89.在一个实施例中，所述在frd器件结构的第一n区域上制作p+区域，包括：
90.在所述第一n-区域进行正面涂胶、掩膜、显影、光刻、离子注入、热扩散形成所述p+区域。
91.其中，所述第一n-区域作为基底，在所述第一n-区域进行背面离子注入、退火，形成所述第一n+区域。
92.具体的，本发明结构的另一种制作方法如下：
93.1.在第一n-区域基底上正面掩膜、涂胶、光刻、离子注入、热扩散形成p+区域4；
94.2.正面涂胶、掩膜、显影、光刻，在预设图形区域高能注入磷离子、热扩散形成n+复合区域3；
95.3.正面沉积绝缘介质层，涂胶、掩膜、显影、光刻、刻蚀绝缘介质层形成孔开口；
96.4.正面金属溅射或蒸金形成正面金属阳极区域5；
97.5.背面离子注入、热退火，形成第一n+区域1；
98.6.背面金属溅射或蒸金形成背面阴极金属区域6。
99.在一个实施例中，其中，所述n+复合区域的浓度大于所述第一n-区域，当器件导通时，所述n+复合区域用于复合正面注入的空穴载流子。
100.本发明结构，通过引入n+复合区域，当器件正面阳极金属接正电位、背面阴极金属接零电位形成压差时，p+区域的空穴注入到第一n-区域，部分空穴载流子与n+复合区域的电子复合，从而降低第一n-区域中的空穴载流子浓度，当器件关断时第一n-区域中较少的空穴载流子浓度会有效降低器件的动态关断损耗。
101.具体的，通过引入n+复合区域，降低正面空穴注入效率；n+复合区域通过高能注入磷离子后热扩散形成；n+复合区域3的掺杂浓度高于第一n-区域2的掺杂浓度；
102.n+复合区域3的宽度和间距可根据需求制定。
103.其中，引入n+复合区域，正面空穴注入时，n+复合区域中的电子可以复合掉部分空穴载流子，从而降低第一n-区域中空穴载流子浓度，当器件关断时有效降低动态关断损耗；n+复合区域掺杂浓度高于第一n-区域掺杂浓度。
104.在一个实施例中，所述p+区域与所述正面阳极金属区域形成欧姆接触，所述背面阴极金属区域与所述第一n+区域形成欧姆接触。
105.在本实施例中，不调整p+区域浓度，从而不影响p+区域与正面金属电极的欧姆接触。
106.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
107.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
108.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单
元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
109.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
110.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
111.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
112.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。