一種溝槽型frd芯片及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件技術領域，特別是，涉及一種溝槽型FRD芯片及制備方法。
【背景技術】
[0002]FRD即快恢復二極管，是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極管。快恢復二極管的內部結構是PN 二極管與肖特基二極管并聯結構，其按功能區域劃分包括芯片中間的工作區即有源區和工作區四周的耐壓環(保護環)區域即終端區。傳統FRD芯片結構復雜，制造工藝一般需要4-6道光刻工序，隨著光刻次數的增多，芯片的制作成本也隨之增高，且由于產品結構的局限性，其正向壓降較高，且存在一定的漏電風險，安全性較差。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種溝槽型FRD芯片，其溝槽型結構有效的減少了正向壓降，降低了漏電的風險，保證了其使用過程中的高效和安全，且結構簡單，有效的降低了生產成本。
[0004]為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下:
[0005]—種溝槽型FRD芯片，包括N+襯底層、N-外延層、P型摻雜區、氧化層、鋁層和金屬層，所述N-外延層設置在N+襯底層上，所述P型摻雜區設置在N-外延層上，所述氧化層設置在終端區的P型摻雜區上，所述鋁層設置在有源區的P型摻雜區上，所述金屬層設置在N+襯底層遠離N-外延層的一側，所述終端區的P型摻雜區內刻蝕有終端區溝槽，所述有源區的P型摻雜區內刻蝕有有源區溝槽，所述終端區溝槽和有源區溝槽內填充有氧化物。
[0006]優選的，所述氧化層和氧化物為二氧化硅，所述氧化層厚度為1.5-2.Ομπι。
[0007]優選的，所述P型摻雜區結深2.8-3.2μπι。
[0008]優選的，所述終端區溝槽和有源區溝槽深度為3.8-4.2μπι，所述終端區溝槽為環繞有源區溝槽的閉合環型溝槽。
[0009]優選的，所述金屬層為Ti/Ni/Ag復合層，其中，Ti層厚度為0.1-0.3ym，Ni層厚度為
0.1-0.3ym，Ag層厚度為0.7-1.Ομπι，所述Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設置在Ti層上，Ag層設置在Ni層上。
[0010]本發明還提供一種溝槽型FRD芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0011 ] I)對N+襯底層和N-外延層進行清洗后，在N-外延層表面擴散或注入硼離子，形成P型摻雜區；
[0012]2)通過涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，分別在終端區的P型摻雜區內刻蝕形成終端區溝槽，在有源區的P型摻雜區內刻蝕形成有源區溝槽后，去除涂膠過程涂覆在P型摻雜區上的光刻膠；
[0013]3)在P型摻雜區上沉積氧化物，通過涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，刻蝕除去沉積在有源區的P型摻雜區表面的氧化物，保留沉積在終端區的P型摻雜區表面的氧化物，形成氧化層;保留涂膠過程涂覆在氧化層上的光刻膠；
[0014]4)在P型摻雜區上濺射金屬鋁后進行清洗，去除步驟3)中涂覆在氧化層上的光刻膠和光刻膠上面的金屬鋁，保留濺射在有源區的P型摻雜區表面的金屬鋁，形成鋁層；
[0015]5)對N+襯底層遠離N-外延層的一側進行減薄處理后，在其表面濺射或者蒸發形成金屬層，即得所述溝槽型FRD芯片。
[0016]進一步，所述步驟4)中清洗采用化學溶劑清洗，所述化學溶劑為去膠液或丙酮。
[0017]進一步，所述P型摻雜區結深2.8-3.2μπι;所述終端區溝槽和有源區溝槽深度為
3.8-4.2μπι，所述終端區溝槽為環繞有源區溝槽的閉合環型溝槽。
[0018]進一步，所述氧化層和氧化物為二氧化硅，所述氧化層厚度為1.5-2.Ομπι。
[0019]進一步，所述金屬層為Ti/Ni/Ag復合層，其中，Ti層厚度為0.1-0.3ym，Ni層厚度為
0.1-0.3ym，Ag層厚度為0.7-1.Ομπι，所述Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設置在Ti層上，Ag層設置在Ni層上。
[0020]相比現有技術，本發明的有益效果在于:本發明采用溝槽型結構，有效的減少了正向壓降，降低了漏電的風險，保證了其使用過程中的高效和安全，且其生產過程只需要采用兩道光刻工序即可完成，與傳統需要4-6道光刻工序的FRD芯片制備方法相比，制備步驟大大減少，大大節省了芯片的制作成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明中溝槽型FRD芯片剖視圖；
[0022]圖2為本發明制備方法中步驟I)形成的中間產品剖視圖；
[0023]圖3為本發明制備方法中步驟2)形成的中間產品結構示意圖；
[0024]圖4為本發明制備方法中步驟2)形成的中間產品剖視圖；
[0025]圖5為本發明制備方法中步驟3)形成的中間產品剖視圖；
[0026]圖6為本發明制備方法中步驟4)形成的中間產品剖視圖；
[0027]其中，I為N+襯底層、2為N-外延層、3為P型摻雜區、41為終端區溝槽、42為有源區溝槽、5為氧化層、6為光刻膠、7為鋁層、8為金屬層。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0029]如圖1所示，本發明一個實施例中溝槽型FRD芯片，包括N+襯底層1、N_外延層2、卩型摻雜區3、氧化層5、鋁層7和金屬層8，N-外延層2設置在N+襯底層I上，P型摻雜區3設置在N-外延層2上，氧化層5設置在終端區的P型摻雜區3上，鋁層7設置在有源區的P型摻雜區3上，金屬層8設置在N+襯底層I遠離N-外延層2的一側，終端區的P型摻雜區3內刻蝕有終端區溝槽41，有源區的P型摻雜區3內刻蝕有有源區溝槽42，終端區溝槽41和有源區溝槽42內填充有氧化物。該溝槽型FRD芯片中P型摻雜區3結深3.0ym，終端區溝槽41和有源區溝槽42深度為4.Ομπι，終端區溝槽41為環繞有源區溝槽42的閉合環型溝槽，有源區溝槽42可以根據產品需求生產為不同的形狀，氧化層5和氧化物為二氧化硅，氧化層5厚度為1.6μπι，氧化層5使溝槽型FRD芯片表面形成鈍化層，使芯片免受污染、損傷等損壞;金屬層8為Ti/Ni/Ag復合層，其中，Ti層厚度為0.2ym，Ni層厚度為0.2ym，Ag層厚度為0.8ym，Ti層與N+襯底層I接觸，Ni層設置在Ti層上，Ag層設置在Ni層上。
[0030]當然，上述實施例中各部件規格尺寸也有其它選擇，如:P型摻雜區3結深為2.8-3.2μπι，終端區溝槽41和有源區溝槽42深度為3.8-4.2μπι，氧化層5厚度為1.5_2.Ομπι，金屬層8中Ti層厚度為0.1-0.3ym，Ni層厚度為0.1-0.3ym，Ag層厚度為0.7-1.Ομπι，在這些范圍內，本發明中溝槽型FRD芯片均具有壓降低，漏電風險更低的特點。
[0031]以上為本發明中溝槽型FRD芯片結構的描述，下面對其制備方法進行進一步詳細描述。
[0032]一種溝槽型FRD芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0033]I)對N+襯底層I和N-外延層2進行清洗后，在N-外延層2表面擴散或注入硼離子，形成P型摻雜區3，形成的中間產品如圖2所示；
[0034]進一步的，該步驟中P型摻雜區3結深優選為2.8-3.2μπι；
[0035]2)通過涂膠、曝光、顯影和刻蝕工藝，分別在終端區的P型摻雜區內3刻蝕形成終端區溝槽41，在有源區的P型摻雜區3內刻蝕形成有源區溝槽42后，去除涂膠過程涂覆在P型摻雜區3上的光刻膠，形成的中間產品如圖3、4所示；
[0036]進一步，該步驟中終端區溝槽41和有源區溝槽42深度為3.8-4.2μπι，終端區溝槽41