一种基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造工艺，尤其涉及一种基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法。

背景技术：

1、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。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。

2、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：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；而pin快恢复整流管具有较快的反向恢复时间，但其通态压降很高，在快速充电电源管理系统中，器件的通态压降、反向恢复时间直接影响了器件的性能，通常采用肖特基二极管和pin二极管复合，使用肖特基二极管保证导通性能。由于肖特基二极管在制备过程中采用注入方式容易出现浓度不均匀而出现注入损伤，很难保证肖特基二极管的漏电流，从而导致系统的工作效率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种可以抑制器件漏电流、改善器件反向阻断能力和提升充电电源管理系统工作效率的基于电源管理系统的肖特基二极管，来解决上述存在的技术问题，具体采用以下技术方案来实现。

2、本发明提供了一种基于电源管理系统的肖特基二极管，包括：

3、提供第一导电类型的衬底，在所述衬底上形成第一导电类型的第一外延层；

4、在所述第一外延层内刻蚀形成间隔排列的至少三个沟槽，向每个所述沟槽内填充第一导电类型的第二外延层；

5、向位于两个所述沟槽之间的第一外延层上依次进行离子注入形成第二导电类型的第一注入区、位于所述第一注入区上并与所述第一外延层上表面齐平的第二导电类型的第二注入区；

6、先在所述第二注入区上表面形成第一金属层并进行第一次热退火，之后在所述第二外延层上表面制备与所述第一金属层连接的第二金属层并进行第二次热退火，第二次热退火温度低于第一次热退火温度；

7、在所述衬底下表面制备第三金属层，得到基于电源管理系统的肖特基二极管。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述沟槽的深度小于所述沟槽之间的距离。

9、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

10、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二注入区的离子浓度大于所述第一注入区的离子浓度。

11、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一注入区、所述第二注入区的离子注入剂量范围为1e16-1e14，第一注入区的注入能量大于第二注入区的注入能量。

12、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一注入区的结深与所述第二注入区的结深相同。

13、作为上述技术方案的进一步改进，采用干法刻蚀制备所述沟槽，采用化学气相沉积形成所述第二外延层。

14、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一金属层和所述第二注入区形成欧姆接触。

15、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二金属层和所述第二外延层形成肖特基接触。

16、本发明提供的一种基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：

17、通过在衬底上形成与衬底导电类型相同的第一外延层，在第一外延层上形成至少三个间隔排列的沟槽，沟槽内填充导电类型与第一外延层相同的第二外延层，沟槽之间的第二外延层依次形成与第一外延层上表面齐平的第二注入区和位于第二注入区下表面的第一注入区，第一注入区和第二注入区的掺杂浓度不同，简化了器件的制作过程。第二注入区上表面形成第一金属层，第二外延层上表面形成与第一金属层连接的第二金属层，第二金属层与第二外延层形成肖特基接触可以降低正向导通损耗，第一金属层与第二注入区形成欧姆接触，可以在反向阻断时欧姆接触区域的pn结形成耗尽以降低漏电，器件制作工艺简单。沟槽填充二次外延的方法实现了两种不同浓度的n型表面，和常规技术的注入方法相比浓度均匀，没有注入损伤，漏电小，提升器件性能。采用两种金属，两次退火形成肖特基和欧姆接触，可以优化形成肖特基和欧姆接触，提升导通和阻断性能。在器件的表面形成pn区，在第二外延层区制备第二金属层，低温退火形成肖特基接触，该器件正向导通时，由于高势垒的pn结未开启，其提供的导通电流可以忽略，正向电流主要由低势垒的肖特基结进行导通，而期间在反向偏置时，由于pin区形成耗尽区，起到了抑制器件漏电流的作用，改善了器件的反向阻断能力，提高了器件的工作性能，也提升了电源管理系统的工作效率。

技术特征：

1.一种基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述沟槽的深度小于所述沟槽之间的距离。

3.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管，其特征在于，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

4.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述第二注入区的离子浓度大于所述第一注入区的离子浓度。

5.根据权利要求4所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述第一注入区、所述第二注入区的离子注入剂量范围为1e16-1e14，第一注入区的注入能量大于第二注入区的注入能量。

6.根据权利要求4所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述第一注入区的结深与所述第二注入区的结深相同。

7.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，采用干法刻蚀制备所述沟槽，采用化学气相沉积形成所述第二外延层。

8.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述第一金属层和所述第二注入区形成欧姆接触。

9.根据权利要求1所述的基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述第二金属层和所述第二外延层形成肖特基接触。

技术总结
本发明公开了一种基于电源管理系统的肖特基二极管制备方法，包括衬底、形成在衬底上表面的第一外延层、间隔排列在第一外延层内的至少三个沟槽，沟槽内填充有第二外延层，形成在两个沟槽之间的第一注入区、位于第一注入区上并与第一外延层上表面齐平的第二注入区、形成在第二注入区上表面的第一金属层、形成在第二外延层上表面与第一金属层连接的第二金属层、以及形成在衬底下表面的第三金属层。起到了抑制器件漏电流的作用，改善了器件的反向阻断能力，提高了器件的工作性能，也提升了电源管理系统的工作效率。

技术研发人员：张定英,杨素,刘高平
受保护的技术使用者：南通电发新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15