專利名稱：肖特基二極管和其制造方法
技術領域：
本發明描述了一種體導電肖特基二極管以及一種用于制造這種肖特基二極管的、優選用于在晶圓整片中制造同種二極管的方法。
背景技術：
原則上肖特基二極管早已例如在EP 0 054 655 A2或US 4，398，344中公知。原則上，相對于具有Pn結的半導體二極管，就肖特基二極管，特別是那些由化合物半導體材料制成的肖特基二極管而言有利的是其特別快的開關特性，也就是能夠以高頻從正向導通運行過渡到反向截止運行的可能性。由此原因，肖特基二極管，包括那些基于硅的肖特基二 極管，特別適合于在大量不同的應用中用作為保護二極管。肖特基二極管另一重要優點在于，沿電流方向電壓下降比較小。這個優點例如當用作光伏設備中的保護二極管時是有意義的。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提出一種機械上堅固的肖特基二極管，以及所屬的制造方法，這種肖特基二極管也允許在較高電壓和電流的情況下快速切換。根據本發明，該技術問題通過具有權利要求I的特征的肖特基二極管和通過具有權利要求8的特征的制造方法得以解決。在各個從屬權利要求中描述了優選實施方式。本發明的出發點是具有第一和第二主面以及邊緣面的肖特基二極管。從第一主面出發來觀察，根據本發明的肖特基二極管具有層式構造，其中所有層可以具有不同厚度，但全部相互平行定向。接在肖特基二極管的第一主面上的第一層是具有第一高摻雜物濃度的半導體基體，該摻雜物濃度導致所述層的高導電性。在該基體上在其背離第一主面的面上接有具有與基體的導電性相同的導電性的半導體層。但是該半導體層具有在數量級方面較低的摻雜物濃度。在該半導體層上布置第一金屬層，其中在所述兩個層的邊界面上相對彼此構成肖特基接觸。在所述第一金屬層上優選接有構成為遷移屏障的第二金屬層。這個例如由鈦構成的金屬層阻止金屬原子穿過該層侵入第一金屬層中。在那里，這種金屬原子可能阻礙肖特基接觸的功能。在第一或者如果存在的話在第二金屬層上布置由連接介質制成的層，該連接介質用于連接該金屬層與平面接觸體。該接觸體此處可以由金屬或高摻雜半導體材料制成。配屬的連接介質優選構成為一層的或多層的其它金屬層或構成為導電粘合連接件。背離連接介質的接觸體主面構成肖特基二極管的第二主面。肖特基二極管的邊緣面可以垂直于那些層特別是垂直于至少一個金屬層地定向。但是，特別是在用于高電壓的肖特基二極管中，至少在肖特基接觸與邊緣面相遇的那個邊緣面區域內，可以優選的是，當此處邊緣面與那些層成多于5度地偏離直角的角。
此外還設置有完全地或部分地覆蓋肖特基二極管的邊緣面的鈍化層。在僅部分覆蓋的情況下在此至少覆蓋邊緣區域的那個在肖特基接觸周圍的區段，即其下方和上方。在完全覆蓋的情況下所述鈍化層從第一主面至第二主面地延伸。根據本發明的構造地，肖特基二極管的主面同時構成相應的第一和第二電接觸表面。在此可以優選地，在至少一個所述接觸表面上設置另外的金屬接觸層。特別是當接觸體并非金屬地構成時，為了能夠外部地連接肖特基二極管，可能需要在此設置另外的金屬接觸層，該金屬接觸層也可以構成為多層接觸。根據本發明的、用于制造至少一個這種體導電肖特基二極管的方法，其特征在于下列方法步驟為了電流通過時傳導損耗盡可能最小，準備具有高摻雜物濃度的半導體基體。該半導體基體的第一主面也構成后面的肖特基二極管的第一電接觸表面。不言而喻是優選的并且由現有技術一般公知的是在該方法的范圍內制造多個肖特基二極管。為此存在晶圓形 式的半導體基體，在后面的方法步驟中由其分離出數個單個肖特基二極管。接下來，在半導體基體的與第一主面相對設置的面上外延沉積與半導體基體相同導電性的但摻雜物濃度較低的半導體層，該半導體層對于構成肖特基接觸是必需的。在半導體層上布置第一金屬層，由此在該第一金屬層與半導體層之間構成肖特基接觸。優選在第一金屬層上布置第二金屬層作為遷移屏障。對于兩個金屬層，可以優選以蒸鍍法，濺射方法或沉積法由液相中施加這兩個金屬層，其中用于這兩個金屬層的方法可以完全不同。在進一步的步驟中，借助連接介質連接平面接觸體與第一金屬層或者如果存在的話第二金屬層。對于此連接，各種公知的方法，例如粘接法，焊劑焊接法或燒結法也可以是有利的。在至此以有利的方式在整個晶圓上應用的方法步驟之后，在下一步驟中構成單個的肖特基二極管。對此有利的是在載體裝置，特別優選構成為可伸展的薄膜的載體裝置上布置所述晶圓。借助鋸割法來構成至少一個肖特基二極管，優選由晶圓整片分離出多個肖特基二極管，由此各個肖特基二極管的水平延展進而由此電流承載能力得到確定。可以優選地，該鋸割法構成為一級的或兩級的方法，其中相應地隨后在進行由晶圓整片中的分離時，各個肖特基二極管可以繼續存在于由載體裝置構成的松散集合中。特別在兩級的鋸割法中可以輕易地至少在肖特基接觸的區域中以如下方式構成邊緣面，即，該邊緣面在那里與那些層，特別是與所述至少一個金屬層成一個多于5度地偏離直角的角。接著所述鋸割法之后，很有利的是，至少在肖特基接觸的區域內邊緣區域經受蝕刻法，由此除去由鋸割法形成的可能存在的缺陷的體區域。在另外的方法步驟中，要么在整個邊緣面上要么至少在肖特基接觸周圍的區段上布置鈍化層。隨后在必要時解除各個肖特基二極管的松散集合并且完全分離所述肖特基二極管。
借助圖I至圖8示出的實施例繼續闡述本發明的技術方案。圖I至圖7示出了本發明制造方法的主要步驟。圖8示出了根據本發明的肖特基二極管。
具體實施例方式圖I示出了晶圓的截取圖，該晶圓構成多個肖特基二極管的半導體基體。優選由單晶硅制成的這個半導體基體具有高的摻雜物的濃度，從而該半導體基體具有小于每厘米I毫歐的比電阻，并且由此具有高導電性。該基體優選具有n型摻雜，該n型摻雜具有從屬的導電性。此半導體基體的優選厚度介于80 iim與150 iim之間，其中更厚的、例如具有介于200 y m與300 u m之間的厚度的半導體基體原則上也是適合的。在此，該半導體基體的第一主面在分離之后構成各個肖特基二極管的各自的第一接觸表面。、在該基體上，示出了外延沉積的半導體層，該半導體層具有與半導體基體相同的導電性，但具有低的摻雜物濃度。該半導體層具有幾個微米的厚度和數量級為I歐姆每厘米的比電阻。圖2示出了在半導體層上布置的第一金屬層，該第一金屬層在與半導體層的邊界上構成肖特基接觸進而由此構成肖特基二極管的基本功能。這個第一金屬層通過公知的方法特別是通過濺射法沉積并且優選隨后進行退火。圖3以如下順序從第一金屬層起示出第二金屬層、連接介質和平面接觸體。這個接觸體在分離之后以其背離連接介質的主面構成各個肖特基二極管的第二接觸表面。該平面接觸體優選由金屬或高摻雜的半導體材料制成，例如也由制成半導體基體的相同的材料制成。該接觸體的首要任務在于將外部連接端子與第一金屬層也就是最終與肖特基接觸電連接。為此這個接觸體也具有IOOiim與200 iim之間的優選厚度。連接介質用于導電并機械穩定地固著平面接觸體。為此連接介質具有匹配接觸體構造的屬性。例如在由鑰制成的接觸體中可以優選所述連接介質構成為焊劑層。如果對連接的要求更高，則也可以是燒結金屬層，然后該燒結金屬層與其它貴金屬層例如在接觸體上組合在一起，由此出現連接介質的多層構造。在由半導體材料制成的平面接觸體的構造中優選可以將該連接介質構造為粘合連接件。原則上在第一金屬層與連接介質之間還設置有第二金屬層，該第二金屬層起到遷移屏障的作用并且阻止原子特別是金屬原子例如由連接介質或由平面接觸體侵入第一金屬層。為此鈦特別適于作為第二金屬層的原料。也可以優選在下一未示出的步驟中在第一和/或第二主面上設置其它金屬接觸層。第一主面上的這種接觸層例如用于與肖特基二極管的基底或另一載體的導電的焊劑焊接或燒結連接。第二主面上的接觸層同樣用于適當的、與外部連接端子元件的導電連接。圖4闡釋了部分地但還沒有完全地分離的肖特基二極管的第一次鋸切。此處已經在第二主面也就是平面接觸體的自由表面上布置了載體裝置，例如在晶圓處理中公知的載體薄膜。該載體薄膜主要用于在鋸割法完全結束之后使得肖特基二極管依然保持布置在松散集合中并且對其它處理步驟來說可以一起處理。
通過這個第一鋸切步驟已經部分形成了肖特基二極管的邊緣面。利用示出的具有V形鋸片的鋸切裝置，在邊緣面的在肖特基二極管周圍的區段(參照圖5)中與金屬層構成多于5度地偏離直角、優選10度范圍內地偏離直角的角。為此第一次鋸切由半導體基體開始延伸直到進入平面接觸體內。圖5示出了第二次鋸切，借助該第二次鋸切肖特基二極管完全分離，但借助載體薄膜還保留在松散集合中。這個第二次鋸切在由第一次鋸切形成的凹槽中居中地借助相比第一次鋸切更薄地構成的鋸切裝置進行。因此在邊緣面的肖特基接觸周圍的區段內邊緣面的上述角獲得保持。對于借助所提到的鋸割法構成該角，接觸體的設置也是重要的。邊緣面這種構造的優點在于由此形成的肖特基二極管的更高的抗崩毀強度。圖6示出了借助載體薄膜處在松散集合中的已分離的肖特基二極管，其中此處肖特基二極管相對彼此的距離以如下方式放大，即，薄膜在兩個通過雙箭頭一維地表示的正交方向上伸展。同樣示出的是如下有利的方法步驟，其中通過鋸割構成的肖特基二極管邊緣面以蝕刻法來處理。此處優選使用反應離子蝕刻法。同樣也可以進行濕化學蝕刻。此外可以有利的是，在這兩種方法中，覆蓋第一主面并因此保護第一主面免受蝕刻介質。·通過去除幾微米邊緣面的蝕刻法可以除去此處由鋸割造成的有缺陷的體區域。
圖7示出了由鋸割形成的晶圓凹槽，該凹槽由鈍化的有機的絕緣材料填充。這種絕緣材料在此從第一主面伸展到第二主面并且由此覆蓋肖特基二極管的整個邊緣面。同樣示出肖特基二極管通過居中穿過所述絕緣材料斷開而最終完全地由松散集合中分離出來。圖8示出了具有層式構造的根據本發明的單個的肖特基二極管，該構造由下列平行布置的層組成半導體基體，半導體層，第一金屬層，第二優選金屬層，連接介質和平面接觸體。肖特基接觸在此在半導體層與第一金屬層之間構成。該層構造具有邊緣面,該邊緣面借助由有機絕緣材料制成的鈍化層完全包圍。
權利要求
1.肖特基二極管(2)，所述肖特基二極管具有第一主面(4)和第二主面￠)以及邊緣面(8)，其中各個主面(4，6)同時構成相應的第一和第二電接觸表面， 所述肖特基二極管具有層式構造，所述層式構造由具有第一高摻雜物濃度的半導體基體(10)、相同導電性和較低摻雜物濃度的半導體層(12)、與所述半導體層構成肖特基接觸(200)的第一金屬層(20)、由連接介質(30)制成的層和在此上與第二金屬層(22)連接的平面接觸體(32)組成，并且 所述肖特基二極管具有所述肖特基二極管(2)的邊緣面(8)的鈍化層(60)，該鈍化層至少覆蓋所述邊緣面(8)的那個在所述肖特基接觸(200)周圍的區段。
2.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，在所述第一金屬層(20)與所述由連接介質(30)制成的層之間還設置有構成遷移屏障的第二金屬層(22)。
3.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述平面接觸體(32)由金屬或高摻雜半導體材料制成。
4.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述連接介質(30)是一層或多層的其它金屬層或導電粘合連接件。
5.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述邊緣面(8)至少在所述肖特基接觸(200)的區域內與那些層成如下角(80)，所述角多于5度地偏離直角。
6.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，在所述第一和/或第二主面(4，6)上設置有其它金屬接觸層。
7.根據權利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述鈍化層￠0)完全地、從所述第一主面(4)至所述第二主面(6)延伸地覆蓋所述邊緣面(8)。
8.用于制造至少一個根據前述權利要求之一所述的肖特基二極管(2)的方法，其特征在于下列方法步驟 準備高摻雜物濃度的、優選為晶圓形式的半導體基體(10)，所述半導體基體具有構成第一電接觸表面的第一主面(4)； 在所述半導體基體(10)的與所述第一主面(4)相對設置的面上外延沉積具有相同導電性和較低摻雜物濃度的半導體層(12)； 在第一金屬層(20)與所述半導體層(12)之間構成肖特基接觸(200)的情況下在所述半導體層(12)上布置所述第一金屬層(20)； 借助連接介質(30)連接平面接觸體(32)與所述第一金屬層(20)； 構成至少一個單個肖特基二極管(2); 在所述至少一個肖特基二極管(2)的邊緣區域(8)內布置鈍化層(60)。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，以蒸鍍法、濺射法或沉積法由液相中施加所述第一金屬層(20)和/或在所述第一金屬層(20)與所述連接介質(30)之間布置的第二金屬層(22)。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中，所述平面接觸體(32)與所述第一金屬層(20)或所述第二金屬層(22)的連接借助粘接法，焊劑焊接法或燒結法來進行。
11.根據權利要求8所述的方法，其中，所述至少一個肖特基二極管(2)的構成借助一級或兩級鋸割法(40，42)進行。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，接著所述鋸割法(40，42)，至少在所述至少一個肖特基二極管(2)的所述肖特基接觸(200)的區域內所述邊緣區域(8)經受蝕刻法(50)。
13.根據權利要求8或9所述的方法，其中，構成所述至少一個肖特基二極管(2)時，至少在所述肖特基接觸(200)的區域內所述邊緣面(8)與那些層，特別是與所述金屬層(20，22)成如下角(80)，所述角多于5度地偏離直角。
14.根據權利要求8-13之一所述的方法，其中，構成多個肖特基二極管(2)時，晶圓布置在載體裝置(34)上并且因此構成各個肖特基二極管(2)的松散集合。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，在布置所述鈍化層￠0)之后完全分離所述肖特基二極管(2)。
全文摘要
本申請涉及一種肖特基二極管和其制造方法，該制造方法具有以下重要步驟準備高摻雜物濃度的優選為晶圓形式的半導體基體，該半導體基體具有構成第一電接觸表面的第一主面；在所述半導體基體的與第一主面相對設置的面上外延沉積具有相同導電性的和較低摻雜物濃度的半導體層；在第一金屬層與半導體層之間構成肖特基接觸的情況下在所述半導體層上布置第一金屬層；借助連接介質連接平面接觸體與第一金屬層；構成至少一個單個肖特基二極管；在所述至少一個肖特基二極管的邊緣區域內布置鈍化層。
文檔編號H01L29/872GK102738247SQ201210101700
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者奧爾加·克雷姆帕斯卡, 斯特凡·斯塔羅韋茨基, 馬丁·普雷德梅爾斯基 申請人:賽米控電子股份有限公司