一種肖特基二極管器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于半導體功率器件技術領域，涉及一種高壓功率器件，具體涉及一種快速開關且低導通壓降的肖特基二極管器件。
【背景技術】
[0002]肖特基二極管具有低正向壓降和快速開關的特點，它作為整流器在開關電源領域廣泛使用。
[0003]但隨著器件反偏電壓的增加，在高電場條件下肖特基勢皇降低，從而會導致二極管漏電流的增大。為了解決這一問題，傳統的做法是在工藝上采用具有高功函數的金屬來作為陽極接觸，以提高肖特基勢皇，但這相應的會引起正向壓降的增大，器件的導通功耗也隨之增加。人們提出了采用溝槽式結構的肖特基二極管，能實現導通功耗和反向漏電的折中。
[0004]溝槽式肖特基二極管的特點是在有源區設置并聯的溝槽結構，當器件反向偏置時，溝槽與N型半導體層實現雙向耗盡，從而提高器件的擊穿電壓。相同的工藝條件下，溝槽式肖特基二極管相比傳統結構，具有更低的導通壓降和更小的反向漏電，在系統工作中導通損耗降低，從而使得最大工作結溫增高，提高系統的可靠性。
【發明內容】
[0005]本實用新型提供了一種具有溝槽結構的肖特基二極管器件，在能夠保證器件導通壓降要求的同時，提高器件的擊穿電壓。
[0006]本實用新型采用的技術方案是:一種肖特基二極管器件，包括:N型摻雜半導體襯底、N型摻雜外延層、P型阱區、導電填充層、金屬接觸層、陽極金屬電極及陰極金屬電極；在所述N型摻雜半導體襯底上面設有N型摻雜外延層，在所述N型摻雜外延層的上側設有導電填充層，所述導電填充層的外側設有P型阱區；所述P型阱區、導電填充層和部分所述N型摻雜外延層共同構成所述肖特基二極管器件的內部原胞區域；在所述內部原胞區域的上方設有金屬接觸層，所述金屬接觸層與所述N型摻雜外延層形成肖特基接觸，所述金屬接觸層與部分所述P型阱區形成歐姆接觸；在所述金屬接觸層上方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陽極金屬電極，在所述N型摻雜襯底的下方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陰極金屬電極，其特征在于，所述P型阱區、導電填充層和所述N型摻雜外延層交替排列組成原胞區域。
[0007]進一步地，所述P型阱區由槽腐蝕后進行離子注入工藝形成。
[0008]更進一步地，所述導電填充層為多晶硅或金屬材料。
[0009]更進一步地，所述P型阱區之間的距離以及所述P型阱區和所述N型摻雜外延層之間的濃度比例由該器件所應滿足的導通壓降和耐壓要求共同決定。
[0010]更進一步地，所述P型阱區包所述導電填充層底部的距離大于所述P型阱區包所述導電填充層側壁的距離。
[0011]本實用新型具有如下優點:
[0012]本實用新型結構中，利用溝槽光刻版帶角度離子注入的方法形成P型阱區，在器件反向偏壓時與N型外延層實現雙向耗盡，并非傳統技術中在溝槽淀積絕緣層單向耗盡，從而能提高外延層濃度，保證器件導通壓降要求的同時，提高器件的擊穿電壓；
[0013]本實用新型結構中，所述P型阱區包所述導電填充層側壁的距離較小，能在器件反向耐壓時形成有效耗盡，從而減小漏電流；而所述P型阱區包所述導電填充層底部的距離較大，能提高器件的可靠性。
[0014]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0015]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。
[0016]圖1是本實用新型實施例的一種肖特基二極管器件的剖面結構圖；
[0017]圖2是本實用新型實施例的一種肖特基二極管器件形成N型摻雜半導體襯底、N型摻雜外延層、P型阱區的結構剖面圖；
[0018]圖3是本實用新型實施例的一種肖特基二極管器件形成N型摻雜半導體襯底、N型摻雜外延層、P型阱區、導電填充層的結構剖面圖；
[0019]圖4是本實用新型實施例的一種肖特基二極管器件形成N型摻雜半導體襯底、N型摻雜外延層、P型阱區、導電填充層、金屬接觸層的結構剖面圖。
[0020]附圖標記:
[0021]I為N型摻雜半導體襯底、2為N型摻雜外延層、3為P型阱區、4為導電填充層、5為金屬接觸層、6為陽極金屬電極及10為陰極金屬電極。
【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023]參照圖1至圖4，如圖1至圖4所示的一種肖特基二極管器件，包括:N型摻雜半導體襯底1、N型摻雜外延層2、P型阱區3、導電填充層4、金屬接觸層5、陽極金屬電極6及陰極金屬電極10 ;在所述N型摻雜半導體襯底I上面設有N型摻雜外延層2，在所述N型摻雜外延層2的上側設有導電填充層4，所述導電填充層4的外側設有P型阱區3 ;所述P型阱區3、導電填充層4和部分所述N型摻雜外延層2共同構成所述肖特基二極管器件的內部原胞區域；在所述內部原胞區域的上方設有金屬接觸層5，所述金屬接觸層5與所述N型摻雜外延層2形成肖特基接觸，所述金屬接觸層5與部分所述P型阱區3形成歐姆接觸；在所述金屬接觸層5上方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陽極金屬電極6，在所述N型摻雜襯底I的下方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陰極金屬電極10，其特征在于，所述P型阱區3、導電填充層4和所述N型摻雜外延層2交替排列組成原胞區域。
[0024]所述P型阱區3由槽腐蝕后進行離子注入工藝形成。
[0025]所述導電填充層4為多晶硅或金屬材料。
[0026]所述P型阱區3之間的距離以及所述P型阱區3和所述N型摻雜外延層2之間的濃度比例由該器件所應滿足的導通壓降和耐壓要求共同決定。
[0027]所述P型阱區3包所述導電填充層4底部的距離大于所述P型阱區3包所述導電填充層4側壁的距離。
[0028]圖1中示出的是單個內部源胞區域的結構，也可以選擇成百上千個源胞區域并聯組合在一起。
[0029]一種肖特基二極管器件的制造方法，包括以下步驟:
[0030]SI，一塊N型高濃度摻雜硅片，外延生長N型外延層2 ；
[0031]S2，采用淺槽腐蝕工藝形成溝槽，通過角度注入在溝槽兩側和底部形成P型阱區3 ；
[0032]S3，采用填充和平坦化工藝在溝槽內部形成導電填充層4 ；
[0033]S4，然后淀積金屬接觸層5與N型摻雜外延層2形成肖特基接觸；
[0034]S5，經過淀積鋁工藝，形成陽極金屬電極6作為器件的陽極，陰極金屬電極10作為器件的陰極，最后進行后續鈍化處理。
[0035]具體步驟為:
[0036]首先，取一塊N型高濃度摻雜硅片為襯底I，在所述襯底I上生長N型外延層2，所述外延層2的厚度和濃度會影響器件的反向耐壓和正向壓降。接著，采用淺槽腐蝕工藝形成溝槽，通過角度離子注入在溝槽兩側和底部形成P型阱區3，如圖2所示。所述P型阱區3之間的距離以及P型阱區3和所述N型摻雜外延層之間濃度比例由該器件所應滿足的導通壓降和耐壓要求共同決定。
[0037]接著，如圖3所示，采用填充工藝在所述溝槽內部形成導電填充層4，然后進行平坦化，所述導電填充層4可以是多晶硅或其它金屬材料。
[0038]下一步，在娃片表面淀積金屬接觸層5，它與N型摻雜外延層2形成肖特基接觸，如圖4所示。所述金屬接觸層材料可以采用鈦、鋁、鎂、鎢、銀及其合金和硅化物等。
[0039]最后，在所述金屬接觸層5上淀積導電金屬層6，作為器件的陽極。然后對所述襯底I進行減薄，接著金屬化形成器件的陰極10，如圖1所示。所述導電金屬層可以是鋁及其合金等材料。
[0040]本實用新型結構中，利用溝槽光刻版帶角度離子注入的方法形成P型阱區，在器件反向偏壓時與N型外延層實現雙向耗盡，并非傳統技術中在溝槽淀積絕緣層單向耗盡，從而能提高外延層濃度，保證器件導通壓降要求的同時，提高器件的擊穿電壓；
[0041]本實用新型結構中，所述P型阱區包所述導電填充層側壁的距離較小，能在器件反向耐壓時形成有效耗盡，從而減小漏電流；而所述P型阱區包所述導電填充層底部的距離較大，能提高器件的可靠性。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，
[0043]凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種肖特基二極管器件，其特征在于，包括:N型摻雜半導體襯底(I )、 N型摻雜外延層(2)、P型講區(3)、導電填充層(4)、金屬接觸層(5)、陽極金屬電極(6)及陰極金屬電極(10);在所述N型摻雜半導體襯底(I)上面設有N型摻雜外延層(2)，在所述N型摻雜外延層(2)的上側設有導電填充層(4)，所述導電填充層(4)的外側設有P型阱區(3);所述P型阱區(3)、導電填充層(4)和部分所述N型摻雜外延層(2)共同構成所述肖特基二極管器件的內部原胞區域；在所述內部原胞區域的上方設有金屬接觸層(5)，所述金屬接觸層(5)與所述N型摻雜外延層(2)形成肖特基接觸，所述金屬接觸層(5)與部分所述P型阱區(3)形成歐姆接觸；在所述金屬接觸層(5)上方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陽極金屬電極(6)，在所述N型摻雜襯底(I)的下方設有金屬導電層，構成了所述肖特基二極管器件的陰極金屬電極(10)，其特征在于，所述P型阱區(3)、導電填充層(4)和所述N型摻雜外延層(2)交替排列組成原胞區域。
2.根據權利要求1所述的肖特基二極管器件，其特征在于，所述P型 阱區(3)由槽腐蝕后進行離子注入工藝形成。
3.根據權利要求1所述的肖特基二極管器件，其特征在于，所述導電 填充層(4)為多晶硅或金屬材料。
4.根據權利要求1所述的肖特基二極管器件，其特征在于，所述P型 阱區(3)之間的距離以及所述P型阱區(3)和所述N型摻雜外延層(2)之間的濃度比例由該器件所應滿足的導通壓降和耐壓要求共同決定。
5.根據權利要求1所述的肖特基二極管器件，其特征在于，所述P型 阱區(3)包所述導電填充層(4)底部的距離大于所述P型阱區(3)包所述導電填充層(4)側壁的距離。
【專利摘要】本實用新型公開了一種肖特基二極管器件，包括：N型摻雜半導體襯底、N型摻雜外延層、P型阱區、導電填充層、金屬接觸層、陽極金屬電極及陰極金屬電極。本實用新型在保證器件導通壓降要求的同時，提高器件的擊穿電壓，提高器件生產的良率和可靠性。
【IPC分類】H01L29-872, H01L29-06
【公開號】CN204558473
【申請號】CN201520292617
【發明人】梅冬
【申請人】西安西奈電子科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月8日