專利名稱：一種肖特基二極管及其制備方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件技術領域，尤其涉及一種肖特基二極管及其制備方法。
背景技術：
肖特基二極管，是利用金屬和半導體接觸勢壘進行工作的器件；由于其正向壓降低、反向恢復速度快等優點，被廣泛于開關電源、太陽能、電力電子等領域，尤其近年來隨著新能源、節能低碳產業的發展，肖特基二極管的應用越來越大，市場規模不斷擴大。對于二極管，正向導通時的功耗是其最主要的指標之一；而決定二極管功耗的主要因素為其導通壓降或者導通電阻；肖特基二極管與PN結二極管相比，其正向壓降、導通電阻更低，所以正向導通時功耗更小，因此被廣泛應用；
如圖I所示為目前最常用的肖特基二極管結構，包括第一導電類型半導體材料襯底102，及其上面的第一導電類型半導體材料外延層101，一個形成于第一導電類型外延層中第二導電類型護圈103 ;護圈103上方和外延層部分表面形成硅化物材料104，外延層上部分區域覆蓋的介電材料105 ;硅化物材料及部分介電材料上覆蓋有第一金屬層107，可連接電極109 ;在第一導電類型半導體材料襯底底部覆蓋有第二金屬層106，可連接電極108。傳統的制造該肖特基二極管的工藝制程，如圖2到圖9所示，主要包括提供帶襯底102外延層101的圓片；整個原片表面生成介質層，在上面覆蓋光刻膠110，使用第一層掩膜板進行第二導電類型護圈103光刻、刻蝕介質層，進行離子注入，去除光刻膠，進行熱處理以形成所需護圈103，熱處理時在護圈103上面會再次生成介質層，但厚度比原介質層小，即存在臺階；覆蓋光刻膠110，使用第二層掩膜板進行光刻，形成所需窗口，刻蝕介質層使外延層101表面的一部分暴露出來；去除光刻膠。一個高熔點的金屬層111，如鉬，覆蓋在介質層105、護圈及暴露出來的外延層101上；高熔點金屬層111被加熱，從而在所述高熔點金屬層與外延層101接觸的部分形成硅化物104 ;適合的聞溶點的金屬可以是鉬、鶴、欽、鎮、鉆等；整個表面覆蓋金屬層107，覆蓋光刻膠110，使用第三層掩膜板進行光刻，部分金屬層107被刻蝕；去除光刻膠；對襯底底部進行處理，如背面金屬化，淀積金屬層108作為電極的引出。從上述可知，制造該肖特基二極管共需3層掩膜版。對于半導體芯片，決定其成本的因素有很多，如芯片面積、掩膜版數量、成品率等；而其中，掩膜版數量是幾個決定成本最主要的因素之一，因此若能夠減少制造所需掩膜版的數量，就可以大大降低成本；同時，由于掩膜版數量的減少，減少了制造工序，因此也縮短了生產周期，可以大大提高企業效益
發明內容
本發明提供了一種肖特基二極管，包括第一導電類型半導體材料襯底及其表面的第一導電類型半導體材料漂移層；所述漂移層其表面的部分區域被形成凹槽；形成于所述漂移層中的第二導電類型半導體材料護圈，護圈位于凹槽的側壁附近的所述漂移層中；一種娃化物材料，形成于凹槽表面區域；一種介電材料，覆蓋于所述漂移層表面；第一金屬層，覆蓋于所述硅化物材料及介電材料表面；第二金屬層，覆蓋于所述第一導電類型半導體材料襯底底部表面。其制備方法包括在提供的第一導電類型半導體材料襯底表面形成第一導電類型半導體材料漂移層；在漂移層表面形成一層介電材料；使用第一層掩膜版去除在待形成的凹槽表面的介電材料；在裸露的第一導電類型半導體材料漂移層表面進行第二導電類型雜質摻雜及熱處理；去除待形成的凹槽表面的介電材料，進行半導體材料腐蝕形成凹槽；再次進行熱處理；去除凹槽表面介電材料，在凹槽表面覆蓋金屬，進行燒結工藝在凹槽表面形成硅化物材料；覆蓋金屬材料，使用第二層掩膜版進行金屬刻蝕；使用背面金屬工藝，形成背面電極。本發明提供的肖特基二極管，在凹槽第一導電類型半導體材料表面形成肖特基勢壘結，在凹槽側壁附近的第二導電類型半導體材料護圈表面形成歐姆接觸；肖特基二極管就是利用肖特基勢壘結的整流特性工作；同時護圈包裹凹槽拐角，能有效減小拐角處的電場強度，減小漏電流；同時，凹槽拐角處在工藝處理時，可能未形成硅化物材料，但由于在凹槽側壁或者底部已形成歐姆接觸，因此這對器件性能不產生影響。值得說明的是，若凹槽拐角比較圓滑，護圈可以不包裹凹槽拐角。同時本發明的肖特基二極管，由于采用了凹槽，減短了肖特基勢壘結的漂移區的厚度，因此在器件性能上，能有效降低導通電阻，從而降低正向導通時的功耗。
本發明的制備方法可以有效的減少掩膜版數量，從傳統的3層掩膜版減少到2層掩膜版，就可以大大降低成本；同時，由于掩膜版數量的減少，減少了制造工序，因此也縮短了生產周期，可以大大提高效益。
圖I為傳統的肖特基二極管結構剖面示意圖；圖2為制造傳統肖特基二極管的工藝的初始階段的結構剖面示意圖；圖3為下一制造階段的圖2所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖4為下一制造階段的圖3所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖5為下一制造階段的圖4所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖6為下一制造階段的圖5所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖7為下一制造階段的圖6所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖8為下一制造階段的圖7所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖9為下一制造階段的圖8所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖10為本發明的肖特基二極管結構剖面示意圖；圖11為本發明肖特基二極管制造工藝的初始階段結構剖面示意圖；圖12為下一制造階段的圖11所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖13為下一制造階段的圖12所示肖特基二極管結構的剖面示意圖14為下一制造階段的圖13所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖15為下一制造階段的圖14所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖16為下一制造階段的圖15所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖17為下一制造階段的圖16所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖18為下一制造階段的圖17所示肖特基二極管結構的剖面示意圖；圖19為下一制造階段的圖18所示肖特基二極管結構的剖面示意具體實施例方式實施例
圖10為本發明的肖特基二極管結構剖面示意圖，下面結合圖10詳細說明本發明的肖特基~■極管。 如圖10所示，本發明的肖特基二極管包括第一導電類型半導體硅材料襯底2及其表面的第一導電類型半導體材料漂移層1，襯底2為磷摻雜濃度O. 001 Q*cm，漂移層I磷摻雜電阻率為10 Ω *cm厚度20 μ m ;所述漂移層I其表面的部分區域被形成凹槽，深度為
2μ m ;形成于所述漂移層中的第二導電類型半導體硅材料護圈3，護圈3位于凹槽的側壁附近的所述漂移層I中，護圈3結深為3μπι ;—種硅化物材料4，形成于凹槽表面區域；一種介電材料氧化硅5，覆蓋于所述漂移層表面；第一金屬層TiNiAg7，覆蓋于所述硅化物材料4及介電材料表面5，為器件弓I出陽極9 ;第二金屬層TiNiAg6，覆蓋于所述第一導電類型半導體材料襯底底部表面，為器件引出陰極8。其制備方法，包括以下步驟，如圖2到圖9所示在提供的第一導電類型半導體硅材料襯底2表面外延生長第一導電類型半導體材料漂移層I ;在漂移層表面熱氧化形成一層介電材料氧化層5 ;進行光刻腐蝕去除在待形成的凹槽表面的介電材料氧化層5 ;在裸露的第一導電類型半導體硅材料漂移層I表面進行第二導電類型雜質硼摻雜及熱處理，從而形成護圈3 ;腐蝕去除待形成的凹槽表面的介電材料氧化層5，進行半導體材料干法腐蝕形成凹槽；再次進行熱處理，使得護圈3包裹凹槽的拐角處；腐蝕去除凹槽表面介電材料氧化層5，在凹槽表面覆蓋金屬Ni61，，進行燒結工藝在凹槽表面形成硅化物材料4。覆蓋金屬材料第一金屬層TiNiAg7，使用第二層掩膜版進行金屬刻蝕；使用背面金屬工藝，形成第二金屬層 TiNiAg6。上述實施例僅用來例舉本發明的實施樣態，以及闡述本發明的技術特性，并非用來限制本發明的范疇。任何熟悉此技術者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發明所主張的范圍，本發明的權利范圍應以權利要求為準。
權利要求
1.一種肖特基_■極管，包括 第一導電類型半導體材料襯底及其表面的第一導電類型半導體材料漂移層； 所述漂移層其表面的部分區域被形成凹槽； 形成于所述漂移層中的第二導電類型半導體材料護圈，護圈位于凹槽的側壁附近的所述漂移層中； 一種娃化物材料，形成于凹槽表面區域； 一種介電材料，覆蓋于所述漂移層表面； 第一金屬層，覆蓋于所述娃化物材料及介電材料表面； 第二金屬層，覆蓋于所述第一導電類型半導體材料襯底底部表面。
2.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第一導電類型漂移層，其表面的部分區域被形成凹槽，凹槽深度大約O. I微米到15微米，凹槽深度小于漂移層厚度。
3.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第二導電類型護圈，從所述漂移層的表面向內延伸大約O. I微米到15微米。
4.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的凹槽的表面區域形成硅化物材料，具體的說，在凹槽底部及側面的漂移層表面區域形成硅化物材料。
5.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的凹槽底部的硅化物材料的一部分區域的下面，不存在第二導電類型護圈。
6.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的介電材料位于漂移層非凹槽部分表面。
7.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其特征在于，所述的第一金屬層覆蓋于所述硅化物材料及介電材料上，與全部或者一部分硅化物材料的表面接觸，同時所述的第一金屬層與全部或者一部分介電材料接觸。
8.—種如權利要求I所述肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 在提供的第一導電類型半導體材料襯底表面形成第一導電類型半導體材料漂移層； 在漂移層表面形成一層介電材料； 去除在待形成的凹槽表面的介電材料； 在裸露的第一導電類型半導體材料漂移層表面進行第二導電類型雜質摻雜及熱處理； 去除待形成的凹槽表面的介電材料，進行半導體材料腐蝕形成凹槽； 再次進行熱處理； 去除凹槽表面介電材料，在凹槽表面覆蓋金屬，進行燒結工藝在凹槽表面形成硅化物材料。
全文摘要
本發明涉及一種肖特基二極管及其制備方法。其包括第一導電類型襯底、第一導電類型外延層；第一導電類型外延層上表面部分區域被刻蝕，成凹槽形，刻蝕深度大約0.01微米到15微米。一個第二導電類型護圈，向第一導電類型外延層中延伸。在外延層上形成介電材料，并且介電材料的一部分被去除，以使護圈的一部分和外延層位于護圈內的一部分曝露出來。在外延層上表面曝露出來部分，即凹槽側壁及底部上，形成導電材料，并且在第一導電類型襯底的底部形成與襯底相接觸的導電材料。該發明的肖特基二極管，由于工藝制造形成該器件只需2層掩膜版，相比傳統肖特基二極管制造技術的3層掩膜板，減少了掩模板數量，因此降低了制造成本，同時縮短了生產周期。并且，對于低壓肖特基二極管，能有效降低其正向導通壓降、導通電阻。
文檔編號H01L29/06GK102769043SQ201110114210
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者胡佳賢 申請人:劉福香