專利名稱：一種形成肖特基二極管的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件，尤其涉及一種形成肖特基二極管的方法。
背景技術：
肖特基二極管，又稱肖特基勢壘二極管，它屬一種低功耗、超高速半導體器件。最顯著的特點為反向恢復時間極短(可以小到幾納秒)，正向導通壓降僅0.4V左右。肖特基(Schottky) 二極管的最大特點是正向壓降VF比較小。在同樣電流的情況下，它的正向壓降要小許多。另外它的恢復時間短。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管(比如開關電源次極整流二極管)，續流二極管、保護二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用，在通信電源、變頻器等中比較常見。圖1-1到1-8為現有技術I中形成肖特基二極管的方法，包括以下步驟；
步驟一，于第一半導體層上生長第一氧化層5，第一半導體層包括N+襯底I和形成于襯
底I上的N-外延層2,如圖1-1所示；
步驟二，于第一氧化層二氧化硅5之上生長第一光刻膠13，并有選擇地去除有源區外圍的第一氧化層5和光刻膠13,如圖1-2所不；
步驟三，以第一氧化層5和光刻膠13為掩膜，向第一半導體層中注入P型離子經過擴散后形成保護環3，去除第一光刻膠13，如圖1-3所示；
步驟四，在第一半導體層和保護環上形成第二掩膜層10，間隔去除保護環3內有源區之上的第一氧化層5和第二掩膜層10形成多個窗口，利用等離子法在第一半導體層中刻蝕出多個相互間隔溝槽4，如圖1-4和1-5所示；
步驟五，向多個溝槽4中注入P型離子，擴散后形成掩埋區6，注入時的方向與豎直方向曾一定角度，形成的掩埋區6的縱截面寬度大于溝槽的縱截面寬度，如圖1-6所示；
步驟六，去除保護環之上和保護環之間的第一半導體層上的第一氧化層5和第二掩膜層10，然后在保護環和保護環環繞的有源區之上淀積勢壘金屬層7，勢壘金屬層與第一半導體層形成肖特基接觸，勢壘金屬層與掩埋區和保護環形成歐姆接觸，如圖1-7所示；
步驟七，通過金屬8引出肖特基第一電極即正極，通過金屬9引出肖特基第二電極即負極，如圖1-8所示。現有技術I所形成肖特基二極管的方法由于在溝槽形成后再形成掩埋區，因此在形成掩埋區時，溝槽側壁會受到P型離子的污染。圖2-1和2-3為現有技術2形成掩埋區的步驟圖，與現有技術I的區別在于溝槽形成后在溝槽中填充阻擋層12，然后去除溝槽底部的阻擋層，保留溝槽側壁的阻擋層，然后在向第一半導體層中注入P型離子形成掩埋區。
發明內容
為了解決現有技術中形成肖特基二極管導通壓降大，形成二極管的成本高，難度大等問題。本發明提出了一種形成肖特基二極管的方法，包括以下步驟:a)提供第一導電類型第一半導體層；
b)于第一半導體層中形成第二導電類型保護環，以及多個相互間隔且位于保護環內第二導電類型掩埋區；
c)于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔的溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于或大于單個掩埋區的縱截面寬度；
d)于第一導電類型第一半導體層之上和溝槽中形成金屬層；
e)于金屬層上和第一導電類型第一半導體層的背面形成金屬電極。進一步地，本發明所述形成肖特基二極管的方法中所述b)步驟包括以下步驟: 于第一導電類型第一半導體層上形成第一掩膜層；
間隔地去除第一掩膜層，向第一半導體層中注入第二導電類型離子形成保護環，以及多個相互間隔且位于保護環內的第二導電類型掩埋區。進一步地，本 發明所述形成肖特基二極管的方法中所述c)步驟具體為:
去除保護環之間第一半導體層上部分第一掩膜層，于第一導電類型第一半導體層中形
成多個相互間隔溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度大于單個掩埋區的縱截面寬度。進一步地，本發明所述形成肖特基二極管的方法中所述c)步驟具體為:
于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之
上，單個溝槽的縱截面寬度等于單個掩埋區的縱截面寬度。進一步地，本發明所述形成肖特基二極管的方法中溝槽的縱截面為倒梯形或方形。進一步地，本發明所述第一半導體層包括襯底和位于襯底之上的外延層。進一步地，本發明所述形成肖特基二極管的方法中第一導電類型為N型，所述的第二導電類型為P型，第二導電類型離子為B或者BF2。進一步地，本發明所述形成肖特基二極管的方法中第二導電類型離子注入劑量為10n-1015/cm2。本發明的有益效果:本發明形成肖特基二極管包括以下步驟:a)提供第一導電類型第一半導體層山)于第一半導體層中形成第二導電類型保護環，以及多個相互間隔且位于保護環內第二導電類型掩埋區；c)于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔的溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于或大于單個掩埋區縱截面寬度；d)于第一導電類型第一半導體層之上和溝槽中形成金屬層；e)于金屬層上和第一導電類型第一半導體層的背面形成金屬電極；本發明形成肖特基二極管的方法中掩埋區先于溝槽形成，那么在形成掩埋區時溝槽的側壁不會受到第二導電類型離子污染，因此金屬層與溝槽側壁形成肖特基接觸，增大了肖特基接觸面積，降低了器件導通壓降；而且掩埋區先于溝槽形成，不需要在溝槽中形成填充層，這樣降低工藝成本和難度。
圖1-1至1-8現有技術I形成肖特基二極管的結構示意圖。圖2-1至2-3現有技術2形成掩埋區的結構示意圖。圖3-1至3-7本發明實施例形成肖特基二極管的結構示意圖。
圖4本發明另一實施例肖特基二極管。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。為了更清楚描述本發明，對下面幾個詞語進行定義，豎向是指附圖的上下方向；背面是指與附圖上面相反的一面，縱截面寬度是指某區域縱向截取二極管的寬度。下面通過圖3-1至3-7描述本發明一種實施例肖特基二極管的形成方法，包括以下步驟:
提供第一導電類型第一半導體層15，如圖3-1所示；
于第一半導體層中形成第二導電類型保護環3，以及多個相互間隔且位于保護環內第二導電類型掩埋區6，如圖3-4所示；
于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔的溝槽4，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于或大于單個掩埋區縱截面寬度，如圖3-5所示；
于第一導電類型第一半導體層之上和溝槽中形成金屬層7，如圖3-6所示；
于金屬層上形成第二金屬電極8和第一導電類型第一半導體層的背面形成金屬電極9，如圖3-7所示。從上述方案可以看出:在本發明形成肖特基二極管的方法中，掩埋區先于溝槽形成，那么在形成掩埋區時溝槽的側壁不會受到第二導電類型離子的污染，因此金屬層與溝槽側壁也形成肖特基接觸，增大了肖特基接觸面積，降低了器件導通壓降；而且掩埋區先于溝槽形成，不需要在溝槽中形成填充層，這樣降低工藝成本和難度。進一步地，在另一實施例中，所述肖特基二極管的形成方法，包括以下步驟:
提供第一半導體層，第一半導體層包括N+襯底I和位于襯底之上的N-外延層2，外延
層電阻率的大小和厚度由其器件的擊穿電壓決定，第一半導體層可以通過單獨購買N+襯底后在之上生長外延層2形成，也可以直接夠買符合需要的第一半導體層，當然第一半導體層也可以為一層背面摻雜N+離子且正面摻雜N-離子的半導體層，如圖3-1所示；
在第一半導體層上生長第一掩膜層，掩膜層包括第一氧化層5和位于氧化層之上的光刻膠層11，第一氧化層通常為二氧化硅或氮化硅，也可以是二者的結合，第一氧化層的厚度為 200nm-500nm，如圖 3-2 所示；
間隔地去除第一半導體層上的第一掩膜層，形成多個窗口 13,以未去除的掩膜層為遮擋通過窗口 13向第一半導體層中注入P型離子B或者BF2，注入劑量為10n-1015/cm2，注入后經過擴散形成P型保護環3，以及多個相互間隔且位于保護環3內的掩埋區6，如圖3-3和3-4所不；
去除部分第一掩膜層，利用等離子刻蝕或者反應離子刻蝕刻掉部分掩埋區和部分第一半導體層，在每個掩埋區6上形成一個溝槽4，去除光刻膠11，單個溝槽4的縱截面寬度大于單個掩埋區的縱截面寬度，單個溝槽在豎向上從第一半導體層上表面開始向下的深度小于掩埋區的豎向深度，如圖3-5所示；
去除保護環之上和保護環之間第一半導體層之上的氧化層5，于溝槽4上和第一半導體層上淀積勢壘金屬層7，勢壘金屬層7與第一半導體層形成肖特基接觸，勢壘金屬層7與保護環3和掩埋區6形成歐姆接觸，如圖3-6所示；
在勢壘金屬層7之上淀積金屬層8作為肖特基的正向引出電極，在第一半導體層的背面淀積金屬層9作為肖特基負向引出電極，如圖3-7所示。圖4為本發明實施例另一種肖特基二極管，該實施例與上述實施區別在于掩埋區的縱截面寬度等于溝槽的縱截面寬度，本實施例肖特基二極管的形成方法可以通過第一實施例肖特基二極管的形成方法而得來，這里不再累贅。現有技術I在向溝槽中注入P型離子形成掩埋區時，注入方向與豎直方向呈一定角度，這樣的注入會使溝槽側壁受到P型離子污染，結果導致勢壘金屬與溝槽的側壁形成歐姆接觸而不是肖特基接觸，這樣減小肖特基接觸面積，增大器件導通壓降，而本發明實施例掩埋區先于溝槽形成，因此溝槽側壁不會受到P型離子的污染，相對現有技術I來說增大肖特基的接觸面積，降低導通壓降，減小肖特基二極管在應用中的功耗。現有技術2在形成掩埋區之前先在溝槽中形成阻擋層12，阻擋層12的形成增加了工藝成本，同時增大工藝難度，而從上述形成本發明實施例肖特基二極管的步驟得之不需要增加阻擋層，這樣降低工藝成本和工藝難度。以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種形成肖特基二極管的方法，其特征在于，包括以下步驟: a)提供第一導電類型第一半導體層； b)于第一半導體層中形成第二導電類型保護環，以及多個相互間隔且位于保護環內第二導電類型掩埋區； c)于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔的溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于或大于單個掩埋區縱截面寬度； d)于第一導電類型第一半導體層之上和溝槽中形成金屬層； e)于金屬層上和第一導電類型第一半導體層的背面形成金屬電極。
2.根據權利要求1所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述b)步驟包括以下步驟: 于第一導電類型第一半導體層上形成第一掩膜層； 間隔去除第一掩膜層； 向第一半導體層中注入第二導電類型離子形成保護環，以及多個相互間隔且位于保護環內的第二導電類型掩埋區。
3.根據權利要求2所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述c)步驟具體為: 去除保護環之間第一半導體層上部分第一掩膜層，于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度大于單個掩埋區縱截面寬度。
4.根據權利要求2所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述c)步驟具體為: 于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于單個掩埋區縱截面寬度。
5.根據權利要求3或4所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述溝槽的縱截面為倒梯形或方形。
6.根據權利要求1-4所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述第一半導體層包括襯底和位于襯底之上的外延層。
7.根據權利要求1-4所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述的第一導電類型為N型，所述的第二導電類型為P型。
8.根據權利要求7所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述的第二導電類型離子為B或者BF2。
9.根據權利要求8所述形成肖特基二極管的方法，其特征在于，所述第二導電類型離子注入劑量為10n-1015/cm2。
全文摘要
本發明涉及半導體領域，特別涉及一種形成肖特基二極管方法，包括以下步驟a)提供第一導電類型第一半導體層；b)于第一半導體層中形成第二導電類型保護環,以及多個相互間隔且位于保護環內第二導電類型掩埋區；c)于第一導電類型第一半導體層中形成多個相互間隔的溝槽，所述溝槽位于所述掩埋區之上，單個溝槽的縱截面寬度等于或大于單個掩埋區縱截面寬度；d)于第一導電類型第一半導體層之上和溝槽中形成金屬層；e)于金屬層上和第一導電類型第一半導體層的背面形成金屬電極。本發明肖特基二極管工藝成本和難度低，且導通壓降小。
文檔編號H01L21/329GK103094100SQ20111033262
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者曾愛平, 張興來, 陳朝偉, 李春霞, 陳宇 申請人:比亞迪股份有限公司