專利名稱：結(jié)勢壘肖特基整流器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及具有豎直？+-11結(jié)的結(jié)勢壘肖特基整流器或二極 管，特別地，涉及具有形成？+-11結(jié)的外延生長的漂移層和外延過生長 的漂移區(qū)的器件，該？+-11結(jié)可以或不可以為埋入的且自平坦化的肖特 基接觸區(qū)。該器件可形成于寬帶隙半導(dǎo)體材料中，例如碳化硅。
背景技術(shù)：
碳化硅(SiC)是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，常用于大功率、高溫和 /或抗輻射電子領(lǐng)域。由于與傳統(tǒng)硅材料相比其具有卓越的材料物理特 性，例如寬能帶隙、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高熱導(dǎo)率， 因此SiC功率開關(guān)對上述應(yīng)用來說是理想的選擇。除了上述優(yōu)點之外， 與傳統(tǒng)硅功率器件相比，SiC功率器件可在更低的特定開態(tài)電阻條件 下操作[l]。 SiC單極器件在不遠(yuǎn)的將來有望在600- 3000 V范圍內(nèi)取代 Si單極開關(guān)和整流器。
通常，有三種整流器[2]: (1)肖特基二極管，提供較低的有效接 通電壓，從而具有較低的接通狀態(tài)損失，由于主要由多數(shù)載流子進行 傳導(dǎo)，因而具有極高的開關(guān)速度，從而沒有擴散電容，因此不會在開 關(guān)關(guān)閉時出現(xiàn)真正的反向恢復(fù)，也不會在開關(guān)打開時出現(xiàn)正向電壓過 沖，但是高的泄漏電流會造成不利影響[3]; (2)P-i-N 二極管，提供 較低的泄漏電流，但在開關(guān)過程中會出現(xiàn)反向恢復(fù)電荷；和(3)結(jié)勢 壘肖特基(JBS) 二極管，通過為肖特基表面屏蔽高電場，從而提供 類似肖特基的接通狀態(tài)和開關(guān)性能，以及類似PiN的關(guān)閉狀態(tài)性能。在采用了 Si PiN二極管的傳統(tǒng)高電壓(>600V)電路中，功率損失的 主要來源是整流器關(guān)閉過程中反向恢復(fù)電荷的擴散。SiC JBS 二極管 的快速恢復(fù)使得對于整流器和開關(guān)的很低熱需求的封裝設(shè)計成為可 能，并可期望3倍以上地增加電路的功率密度。
由于在材料特性和處理技術(shù)方面的本質(zhì)區(qū)別，功率整流器(或二 極管)方面的傳統(tǒng)Si或GaAs微電子技術(shù)難以轉(zhuǎn)換為SiC。過去幾十 年中有大量關(guān)于SiC整流器的報道(如，[2-6])。
美國專利US4982260公開了通過蝕刻穿過擴散生成的重度摻雜p 型阱而限定p型發(fā)射極區(qū)域。然而，由于將摻雜物擴散入SiC在很高 的溫度下速度很慢，這是一個實際問題，所以p型阱僅可在n型SiC 中通過離子注入形成，這種離子注入會由于注入所產(chǎn)生的損傷而導(dǎo)致 少數(shù)載流子壽命受損。
美國專利US6524900B2公開了 SiC結(jié)勢壘肖特基(JBS ) /結(jié)合的 P-I-N肖特基(MPS)柵格的一個實施例。該器件具有沉積在注入的p 型島上的肖特基金屬，該p型島由等離子蝕刻穿過外延生長層而形成。 然而， 一旦缺乏p型區(qū)上的p型歐姆觸點和由p型區(qū)的低摻雜引起的 傳導(dǎo)率調(diào)制不足，則該結(jié)構(gòu)無法有效地保護其自身免受沖擊電流的影 響。
美國專利US6104043^A開了一種釆用注入的P+區(qū)以形成p-n結(jié)的 結(jié)勢壘整流器的實施例。其中，盡管歐姆觸點形成于重?fù)诫s的注入p 型區(qū)，但該結(jié)構(gòu)的漂移區(qū)中傳導(dǎo)率調(diào)制受S 'j少數(shù)載流子壽命較低的影 響，而少數(shù)載流子壽命低是由即使在高溫?zé)嵬嘶鹬笠矔a(chǎn)生的殘留 注入缺陷引起的。
目前，大部分低成本批量生產(chǎn)的障礙都可追溯到p+-n結(jié)水平的工 藝步驟中。而且，用于歐姆觸點的重度摻雜p型區(qū)難以在SiC中制備， 原因在于SiC的寬帶隙。為了獲得用于SiC結(jié)勢壘肖特基二極管中的 傳導(dǎo)率調(diào)制和歐姆接觸的突變p+-n結(jié)，經(jīng)常采用離子注入的方法形成 P+區(qū)。在離子注入和極高溫(例如溫度X500。C )的后注入退火過程 中導(dǎo)致的損害可導(dǎo)致p-n結(jié)的反向泄露電流增大，并且使其上具有肖 特基觸點的SiC表面退化。由上述工序產(chǎn)生的危害在很大程度上影響了器件性能，包括正向傳導(dǎo)和阻止的能力。同時還難于通過離子注入
精確地控制？+-11結(jié)的深度，原因在于以下因素的組合注入后部的實
際深度剖面的不確定性、缺陷的密度、退火后注入離子的再分配、摻 雜物原子的電離比例和不同偏置和/或溫度壓力下的點缺陷。
為了消除這些不足，可采用形成？+-11結(jié)的方法。 一種方法是美國
專利US6767783所公開的選擇性地外延生長P+柵極區(qū)。另一種形成 p+-n結(jié)的方法是在蝕刻槽的N"票移層的頂部上外延再生長P+層，而 后釆用等離子內(nèi)蝕刻或化學(xué)-機械拋光或其他平坦化方法露出N—漂移 區(qū)，以用于肖特基金屬接觸。美國專利US6897133B2也公開了類似的 方法。然而，在該文件的器件中，用輕度摻雜的P區(qū)形成p-n結(jié)。在 此器件中，外延生長的p型區(qū)不會形成在常規(guī)電流和沖擊電流作用條 件下嚴(yán)重限制電流傳導(dǎo)的JFET區(qū)。
因此，需要改進半導(dǎo)體器件的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一實施方案，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括 襯底層，其包括第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料； 可選的緩沖層，其包括在所述襯底層上的、所述第一傳導(dǎo)類型的 半導(dǎo)體材料；
漂移層，處于所述襯底層或所述緩沖層上，所述漂移層包括所述 第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料；
中央?yún)^(qū)，其包括在所述漂移層的中央部分上的、不同于所述第一 傳導(dǎo)類型的第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的多個區(qū)域，所述第二傳導(dǎo)類 型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域具有上表面和側(cè)壁；以及
所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的外延過生長漂移區(qū)，其位于與 所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域相鄰的漂移層上，并
且可選地，位于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域的上 表面上。
根據(jù)第二實施方案，提供了一種集成電路，包括 如前所述的半導(dǎo)體器件；以及
ii形成于村底層上的至少一個附加電子功率部件。
根據(jù)第三實施方案，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 在第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的漂移層上，選擇性地蝕刻穿過第 二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料層，以露出所述漂移層的材料，從而在所述 漂移層上形成中央?yún)^(qū)，所述第一傳導(dǎo)類型不同于所述第二傳導(dǎo)類型， 所述中央?yún)^(qū)包括所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的多個區(qū)域，所述第 二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域具有上表面和側(cè)壁；
在所述漂移層鄰近于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域 的暴露表面上、并且在所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域的 上表面上，外延過生長所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的漂移區(qū)；以 及
對所述漂移區(qū)進行蝕刻，以露出所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料 的所述區(qū)域的所述上表面的至少 一部分；
其中所述漂移層位于半導(dǎo)體襯底上，或者所述漂移層位于緩沖層 上，所述緩沖層包括所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料，并且其中所述 緩沖層位于所述半導(dǎo)體襯底上。
還提供了一種由上述方法制成的器件。


圖1A為根據(jù)一個實施方案的JBS整流器的二維示意圖，具有露 出的P+指狀物、匯流條和保護環(huán)區(qū)；
圖1B為根據(jù)一個實施方案的JBS整流器的二維示意圖，僅有P— 匯流條區(qū)暴露出來，并且具有埋入的？+-11結(jié)和保護環(huán)；
圖1C為根據(jù)一個實施方案的JBS整流器的二維示意圖，具有露 出的P+指狀物和匯流條區(qū)，并示出了結(jié)終止延伸(JTE)和臺面邊緣 終止；
圖1D為根據(jù)一個實施方案的JBS整流器的二維示意圖，僅有P— 匯流條區(qū)暴露出來，并且具有埋入的p+-n結(jié)，并示出了JTE和臺面邊 緣終止；
圖2為具有外延生長的N+緩沖層、N型漂移層和漂移層上的P+層的起始N+襯底層的示意圖3A為具有開槽的P+指狀物、匯流條和保護環(huán)(作為邊緣終止結(jié)構(gòu))的器件的示意圖，保護環(huán)形成于N型漂移層的頂部之上；
圖3B和3C為器件的兩個實施方案的示意性俯視圖，示出了兩種不同的p型匯流條排列；
圖4為P+指狀物、匯流條和作為示例性邊緣終止的保護環(huán)的示意圖，利用第二 N型漂移層對示例性邊緣終止進行槽填充和平坦化；
圖5A為第二N型漂移層的示意圖，該第二N型漂移層被內(nèi)蝕刻或者構(gòu)圖之后內(nèi)蝕刻，從而暴露出所有P+指狀物、匯流條和保護環(huán)(作為邊緣終止方法的一例)；
圖5B為第二N型漂移層的示意圖，該第二N型漂移層被內(nèi)蝕刻或者構(gòu)圖之后內(nèi)蝕刻，從而只暴露出P+匯流條區(qū)；
圖5C為第二N型漂移層的示意圖，該第二N型漂移層被內(nèi)蝕刻或者構(gòu)圖之后內(nèi)蝕刻，從而暴露出具有JTE或臺面邊緣終止的所有P+指狀物和匯流條；
圖5D為第二N型漂移層的示意圖，該第二N型漂移層被內(nèi)蝕刻或者構(gòu)圖之后內(nèi)蝕刻，從而只暴露出具有JTE或臺面邊緣終止的P+匯流條區(qū)；
圖6A為介電層的示意圖，對該介電層進行沉積和構(gòu)圖，從而在具有露出的P+指狀物、匯流條和保護環(huán)區(qū)的JBS二極管上形成電隔離或鈍化；
圖6B為介電層的示意圖，對該介電層進行沉積和構(gòu)圖，從而在具有僅暴露出的P+匯流條區(qū)和埋入的口+-!1結(jié)和保護環(huán)的JBS二極管上形成電隔離或4屯4匕；
圖6C為介電層的示意圖，對該介電層進行沉積和構(gòu)圖，從而在具有露出的P+指狀物和帶有JTE或臺面邊緣終止的匯流條區(qū)的JBS 二極管上形成電隔離或鈍化；
圖6D為介電層的示意圖，對該介電層進行沉積和構(gòu)圖，從而在具有僅暴露出的P+匯流條區(qū)和帶有JTE或臺面邊緣終止的、埋入的ptn結(jié)的JBS二極管上形成電隔離或鈍化，并且打開用于肖特基和歐
13姆金屬接觸的窗口；
圖7A的示意圖示出了沉積金屬以形成JBS 二極管的第二N一漂移區(qū)、所有露出的P+區(qū)和襯底背側(cè)的導(dǎo)電接觸，該JBS二極管具有露出的P+指狀物、匯流條和保護環(huán)區(qū)；
圖7B的示意圖示出了沉積金屬以形成JBS 二極管的第二 N一漂移區(qū)、所有露出的P+區(qū)和襯底背側(cè)的導(dǎo)電接觸，該JBS二極管具有只暴露出的P+匯流條區(qū)、埋入的卩+-11結(jié)、和保護環(huán)；
圖7C的示意圖示出了沉積金屬以形成JBS 二極管的第二 N一漂移區(qū)、所有露出的P+區(qū)和襯底背側(cè)的導(dǎo)電接觸，該JBS二極管具有露出的P+指狀物和具有JTE或臺面邊緣終止的匯流條區(qū)；以及
圖7D的示意圖示出了沉積金屬以形成JBS 二極管的第二 N—漂移區(qū)、所有露出的P+區(qū)和襯底背側(cè)的導(dǎo)電接觸，該JBS二極管具有只暴露出的P+匯流條區(qū)以及具有JTE或臺面邊緣終止的、埋入的卩+-11結(jié)。
附圖標(biāo)記
1. 襯底
2. N+緩沖層
3. N型漂移層
4. P型區(qū)(例如，指狀物)
5. 用于金屬接觸的P型匯流條
6. (a)P型鈍化保護環(huán)；(b)P型埋入保護環(huán)；(c)P型外延再生長或注入的JTE區(qū)；(d)穿過所有外延層向下蝕刻至襯底的臺面邊緣終止
7. P型槽
8. N型自平坦化漂移區(qū)
9. 隔離電介質(zhì)和鈍化電介質(zhì)
10. 露出的P+區(qū)和N型漂移區(qū)上的陽極金屬觸點
11. 背側(cè)陰極金屬觸點
具體實施方式
本發(fā)明旨在提供一種結(jié)勢壘肖特基(JBS )整流器，其具有全外延
生長的單漂移區(qū)或雙漂移區(qū)，雙漂移區(qū)包括自平坦化的第二漂移區(qū)和
埋入或露出的p+-n結(jié)，p+-n結(jié)具有P+保護環(huán)或JTE, JTE具有或不具有N+場光闌區(qū)或SiC中的"深，，臺面邊緣終止，其可由在同一管芯上制備的其他器件電絕緣地制成，其可由如下方法實現(xiàn)在同一管芯上制備的器件可與其他電子功率部件(例如結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)或雙結(jié)晶體管(BJT))單片地集成。
本發(fā)明還旨在提出開槽的P+區(qū)的平坦化的概念和實施例，通過在構(gòu)圖的碳化硅襯底上同質(zhì)外延地過生長輕摻雜的第二 N一漂移區(qū)。
本發(fā)明還旨在提出開槽的P+區(qū)的平坦化的概念和實施例，通過在構(gòu)圖的碳化硅襯底上僅同質(zhì)外延地過生長輕摻雜的第二 N一漂移區(qū)。
本發(fā)明還旨在提供一種制備上述器件的方法。
下面描述形成？+-11結(jié)的方法以及由該方法制成的器件。根據(jù)一個實施方案，該方法包括在平坦的第一 N—漂移層的頂部上外延生長P+層，然后對P+層向下內(nèi)蝕刻至漂移區(qū)，以形成構(gòu)圖的P+層，該P+層包括伸長的P+區(qū)(例如指狀物)，還可選地包括一個或多個匯流條。才艮據(jù)一個實施方案，匯流條可在器件周圍將所有P+指狀物連接到一起，以允許外部的金屬與肖特基觸點金屬相接觸，從而允許埋入的p+-n結(jié)型結(jié)構(gòu)具有正向偏壓，這將為過載保護提供傳導(dǎo)率調(diào)制的電流。
該器件可包括邊緣終止結(jié)構(gòu)。邊緣終止方法包括但不限于P+保護環(huán)、通過外延生長或離子注入形成的P型結(jié)終止延伸(JTE)、或"深"臺面邊緣終止(即，向下蝕刻穿過所有外延！vT漂移和P+層進入N+襯底的臺面)。
然后，在構(gòu)圖的P+區(qū)和露出的第一 N—漂移層上過生長第二 n型漂移區(qū)。再生長的第二 N—漂移區(qū)的摻雜濃度可以與第一 N一漂移層不同。例如，在低泄露電流、高開態(tài)電阻(R。n)或者由低的N，票移摻雜濃度的高開態(tài)電壓降(VF)之間尋找平衡。上述設(shè)計的平衡可被具有比第一 N—漂移層摻雜濃度更高的、再生長的第二 N—漂移區(qū)部分消除。可選地，第二 N—漂移區(qū)可具有比第一 N—漂移層更輕的摻雜。
通過利用外延生長的P型區(qū)而不用注入的P型區(qū)可實現(xiàn)以下優(yōu)點
15 精確并容易地受控的豎直？+-11結(jié)尺寸，包括p區(qū)與利用注
入物理上可能的深度而言更大的深度(通常為用于較高KeV注入的< 0.5 ]tmi對比于用于外延工藝〉1 jtmi),這在很大程度上更好地優(yōu)化了 JBS整流器的反向阻斷性能和正向傳導(dǎo)性能(開態(tài)電阻)之間的設(shè)計平衡。
當(dāng)生成P+槽時，靈活且方便地增加可選的p型外部"匯流條"。p型外部"匯流條"可與所有p型指狀物相連，其既可被埋入過生長的N，票移區(qū)也可暴露至金屬觸點，以降低柵電阻，從而提高JBS整流器的開關(guān)性能。
用于有效的傳導(dǎo)率調(diào)制的重?fù)诫sp型材料可在不利用高溫后退火的情況下得到，這將通過高溫退火(〉150(TC )消除SiC肖特基接觸區(qū)域的表面退化，從而提高肖特基二極管的理想性質(zhì)和性能，同時改善？+-11二極管的傳導(dǎo)率調(diào)制。
自由地形成用于使p-n結(jié)附近電場可靠地漸變的突變和/或緩變p-n結(jié)，并且不使傳導(dǎo)率調(diào)制的性能退化。
'p-n結(jié)區(qū)免受注入損壞和注入散蔓。這導(dǎo)致(1)易于制備突變和/或緩變的p-n結(jié)，以用于易損耗和改善的少數(shù)載流子的壽命，從而改善了傳導(dǎo)率調(diào)制，(2)避免由于注入引起的p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)(即摻雜和幾何形狀)的不期望變化所帶來的問題，和(3)使p-n結(jié)附近的電場可靠地漸變。
更為牢固和可靠的？+-11結(jié)減小了反向泄露電流，并且減小了由溫度引起的閾值電壓的改變。
消除了注入的P型摻雜物的不完全激活的顧慮以及產(chǎn)生無意的、注入引起的顧慮，從而顯著提高產(chǎn)量并因此而降低生產(chǎn)成本。
正如在此所描述的，可實現(xiàn)在結(jié)構(gòu)化的P+區(qū)頂部上再生長N—漂移層以形成p+-n結(jié)，相對于在結(jié)構(gòu)化的N—漂移區(qū)的頂部上再生長P+層而后進行內(nèi)蝕刻以露出N—漂移區(qū)的如下優(yōu)點
自由地對與第一漂移層不同的第二漂移層進行摻雜，從而
16優(yōu)化開態(tài)電阻(或VF)和泄漏電流(或阻斷能力)，從而提高器件性能。
對第二再生長N_層的后續(xù)工藝的靈活性，從而為了增強的"沖擊電流保護"的JBS 二極管通過將第二 N—層內(nèi)蝕刻至P+區(qū)從而露出P+區(qū)，或者埋入P+半導(dǎo)體，但采用外部P+匯流條，以形成歐姆接觸，從而降低制備的成本而仍保持在高額定電壓的JBS二極管中接受沖擊電流能力的程度。
-由于與P+區(qū)相對的肖特基接觸N—區(qū)的相關(guān)區(qū)域是確定R。?；騐f的因素之一，所以更窄的P+結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致更大的肖特基區(qū)域，從而導(dǎo)致更小的R。n和VF。另外，在兩個相鄰P+區(qū)之間更寬的間隔或更大的肖特基區(qū)域有助于降低峰值電流密度，以提供更好的沖擊電流保護。當(dāng)用P+區(qū)填充結(jié)構(gòu)化的N —漂移層以形成p - n結(jié)時，穿過N—區(qū)域的槽的寬度需要足夠大，以允許再生長的P+具有合理的長寬比，以進行平坦化，并且避免出現(xiàn)關(guān)鍵孔(即，再生長過程中，由于長寬比超出了范圍而在半導(dǎo)體中形成的空隙)。相比而言，這揭示了在結(jié)構(gòu)化P+區(qū)上再生長N—漂移層，從而采用傳統(tǒng)光
N—
漂移區(qū)上再生長P+而制備所得更小或更窄。
-在結(jié)構(gòu)化P+區(qū)上自平坦化地再生長第二 N—漂移區(qū)可通過優(yōu)化P+槽晶格方向而容易地進行，正如2005年8月8日提交的申請?zhí)枮镹o.ll/198298的美國專利申請中所述，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。在該實施方案中，對第二再生長N—層進行內(nèi)蝕刻，以露出用于形成歐姆接觸的P+區(qū)，這是因為由在，298號申請中指出的外
的第二N—漂移區(qū)，在要被填充的P+層內(nèi)形成槽，它們可比用P+層填充的、N—漂移層中的槽更寬(即它們的長寬比更小)。在這種情況下，為了實現(xiàn)后續(xù)金屬化工藝的連續(xù)覆蓋所需的后外延平坦化及構(gòu)圖可^L簡化。
一旦第二 N，票移區(qū)填充在P+槽中，并在結(jié)構(gòu)化外延P+區(qū)的頂部上過生長，則其可被構(gòu)圖并內(nèi)蝕刻，以露出所有P+區(qū)或僅露出與所有埋入的P+指狀物相連以用于外部金屬接觸的匯流條。那么，可形成邊緣終止結(jié)構(gòu)。可通過選擇性地再生長或注入具有或不具有N+場光闌區(qū)
的p型JTE區(qū)、穿過所有外延層向下蝕刻至N+襯底的"深"臺面、或P+保護環(huán)來形成邊緣終止結(jié)構(gòu)。而后在第二N—漂移區(qū)的頂部上施加金屬層，以形成肖特基觸點，并在露出的P+區(qū)的頂部上覆蓋金屬層，以形成歐姆觸點，并且在襯底背側(cè)覆蓋金屬層，以形成歐姆觸點。最后，可在肖特基觸點和歐姆觸點的頂部上覆蓋厚金屬層，以形成二極管的陽極，并在背側(cè)歐姆觸點上覆蓋厚金屬層，以形成二極管的陰極。歐姆觸點按順序形成的過程已進行過描述，其可要求高溫退火，該形成過程使得肖特基觸點的電性能不受影響。
P+槽的深度或指狀物的高度、P+指狀物的寬度、用于填充第二N一區(qū)的兩個相鄰P+指狀物的間距、以及第 一漂移層和第二漂移區(qū)的摻雜濃度可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的公式確定，以獲得較低的R。n和VF,同時仍然使漂移層的損耗在所有處于關(guān)閉狀態(tài)的P+區(qū)之間連續(xù)，從而屏蔽損耗區(qū)的較高電場不受存在于肖特基金屬和第二 N—漂移區(qū)的表面-界面的肖特基勢壘的影響。
考慮到光刻法的表面布局的影響和第二 N_漂移區(qū)的過生長之后還剩的金屬接觸步驟，優(yōu)選地，使第二漂移區(qū)在結(jié)構(gòu)化的P+區(qū)的頂部上適當(dāng)平坦化。然而，交互槽和P+指狀物的正常工作阻礙再生長的外延層的平坦生長。在申請?zhí)枮镹o.ll/198298的美國專利申請中描述了可用于形成第二N—漂移區(qū)的自平坦化外延再生長方法，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。而且，通過優(yōu)化P+槽的深度或指狀物高度、P+指狀物寬度、為第二 N—漂移區(qū)填充的兩個相鄰P+指狀物的間距，自平坦化第二n型漂移區(qū)可被同質(zhì)外延地過生長在開槽的P+區(qū)上而不產(chǎn)生關(guān)鍵孔(即，單晶外延材料中不具有空隙或內(nèi)含物)。
根據(jù)另一個實施方案，所公開的JBS整流器可與其他電功率元件(如，JFET或BJT (雙極結(jié)晶體管)或MOSFET或SiC中的門電路斷開晶閘管(GTO))單片地集成。這些單片器件可通過選擇性地或無差別地再生長一個或多個n型和/或p型層而制成，例如生長在第二漂移區(qū)的頂部上的第三N+層，從而在與JBS整流器相同的管芯上形成結(jié)
型場效應(yīng)晶體管，其中源區(qū)和通道區(qū)可以通過對N+和第二 N—漂移區(qū)
進行選擇性等離子內(nèi)蝕刻而限定。
該器件可建立在碳化硅襯底上，其可為具有或不具有相同傳導(dǎo)類
型的、外延生長的緩沖層的p型或n型。對于n型襯底，該器件包括
外延生長的第一n型漂移和p型開槽區(qū)域，還包括外延再生長的n型
平坦化的第二漂移區(qū)，其可與第一漂移層具有相同或不同的摻雜濃度。
該器件的結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)的光刻法和等離子干刻法限定。在晶片的頂部上
形成n型漂移區(qū)的肖特基觸點和p型區(qū)的歐姆觸點，而重?fù)诫s襯底的
歐姆觸點形成于晶片的背側(cè)。依賴于兩個相鄰p型區(qū)之間的橫向距離，
所提出的JBS二極管可具有不同的打開狀態(tài)特征和關(guān)閉狀態(tài)特征，并
且所提出的JBS 二極管可以對第二漂移區(qū)的相同n型摻雜的關(guān)閉狀態(tài)
操作的穿孔模式或無穿孔模式實現(xiàn)。另外，上述器件可用于單片微波
集成電路(MMIC)。而且，可在相同晶片上、或者用于功率開關(guān)的管
芯上、或用于轉(zhuǎn)換器的管芯上、或用于放大器電路的管芯上，使上述器件與其他功率電子部件單片地制備。
碳化硅結(jié)晶為多于200種不同的多型。最重要的是3C-SiC(立方晶胞，閃鋅礦)；2H-SiC; 4H-SiC; 6H-SiC (六方晶系晶胞，纖鋅礦)和15R-SiC (菱形晶胞)。然而，由于具有更寬的帶隙和更大的電子遷移率，所以4H多型對于功率器件是更具吸引力的。盡管優(yōu)選為4H-SiC，但是可以理解的是，本發(fā)明適用于在此描述的、由其他碳化硅的多型制成的器件和集成電路。
以下將對該半導(dǎo)體器件和方法結(jié)合附圖進行更為詳細(xì)的描述，其中本發(fā)明的實施方案采用碳化硅(SiC)作為半導(dǎo)體材料進行描述。
圖1A-1D為被描述為結(jié)勢壘肖特基(JBS)整流器的半導(dǎo)體器件的二維示意圖，所示為不同的邊緣終止結(jié)構(gòu)。如圖1A-1D所示，該器件建立在碳化硅襯底l上，其可為p型或n型，具有或不具有傳導(dǎo)類型相同的外延生長的緩沖層2。當(dāng)采用n型襯底時，該器件包括外延生長的第一 n型漂移層3和p型開槽區(qū)4，還包括外延再生長的n型自平坦化的第二漂移區(qū)8，其可與第一漂移層具有相同或不同的摻雜
19濃度。如圖所示，p型區(qū)包括匯流條5。該器件結(jié)構(gòu)可利用傳統(tǒng)的光刻法和等離子干刻法限定。形成第二漂移區(qū)上的肖特基觸點的金屬與露出的p型區(qū)上的歐姆觸點相連，從而在晶片的頂部上形成連續(xù)的陽極
10,而由與襯底背側(cè)上的n型區(qū)相接觸的歐姆觸點形成陰極11。如圖1A和1B所示，P+保護環(huán)區(qū)6 (a)和6 (b)可如圖1 A所示暴露于鈍化介電層9，也可如圖1B所示埋入輕n型漂移區(qū)8內(nèi)。
圖1C為具有露出的P+指狀物和匯流條區(qū)域的JBS整流器的二維示意圖。圖1C還示出了結(jié)終止延伸(JTE) 6c和臺面邊緣終止6d結(jié)構(gòu)。
圖1D為根據(jù)另一實施方案的JBS整流器的二維示意圖，其具有埋入的p、n結(jié)和露出的P+匯流條區(qū)。圖1D還示出了結(jié)終止延伸(JTE)6c的結(jié)構(gòu)和臺面邊緣終止6d的結(jié)構(gòu)。
圖2示出了具有外延生長的N+緩沖層、第一N型漂移層和P+層的起始N+襯底的示意圖。具有最小缺陷密度的高質(zhì)量、重度摻雜的較薄N +緩沖層用于在N型漂移層和N +緩沖層的界面處良好地終止電場。圖2所示的緩沖層是可選的。輕度摻雜的N型漂移區(qū)具有阻擋能力，而重度摻雜P+外延層形成了提供結(jié)勢壘的p+-i^*。結(jié)勢壘使得通過注入空穴以傳導(dǎo)沖擊電流的傳導(dǎo)率調(diào)制成為可能。P+外延層還可用于提供邊緣終止，例如以保護環(huán)的形式提供。圖2還示出了每一層的代表性的摻雜濃度。
如圖3A所示，可利用掩模材料對P+外延層進行構(gòu)圖。示例性的掩模材料包括但不限于光致抗蝕劑、剝離的金屬、氧化物或任何其他已知的材料。如圖3所示，P+層可向下蝕刻至第一 n型漂移層3，從而同時形成P+指狀物4和用于傳導(dǎo)率調(diào)制的槽7; —個或多個P型外部匯流條5，其可與用于歐姆金屬觸點的P+指狀物4連接;以及用于邊緣終止的P+保護環(huán)6 ( a, b )。
圖3B和3C為器件的示意性俯視圖，示出了兩種可選的匯流條排列。圖3B所示的實施方案中，匯流條5限定了p型區(qū)4。圖3C所示的另一實施方案中，匯流條5在三面圍繞p型區(qū)4。 p型區(qū)4和匯流條5的其他排列也是可能的。如圖4所示，利用同質(zhì)外延的N型半導(dǎo)體材料對開槽的P+區(qū)進行
填充并平坦化，從而形成第二n型漂移區(qū)。這些第二n型漂移區(qū)的摻雜濃度可與第一 n型漂移層不同和/或可被分級，以用于確定漂移層的損耗的程度，從而控制結(jié)勢壘區(qū)域中電場的強弱。通常，通過優(yōu)化碳硅比和槽相對于切面的方向進行平坦化。對于朝著<112-0〉方向、沿著與基面([OOOl])成8?；?。角的切面的4H-SiC來說同樣如此。同樣對于朝著<112-0〉方向、沿著與
成3.5°角的切面的6H-SiC來說亦如此。主面的正交方向(即朝著<11-00〉方向的切面)同才羊如此。
如圖2-4所示，可通過利用現(xiàn)有技術(shù)對具有施主或受主材料的層進行摻雜而形成SiC層。示例性的施主材料包括氮和磷。氮是優(yōu)選的施主材料。用于摻雜SiC的示例性的受主材料包括硼和鋁。鋁是優(yōu)選的受主材料。然而，以上材料僅僅是示例性的，可被摻雜到碳化硅內(nèi)的任何受主和施主材料都可以使用。可以改變此處所描述的JBS整流器的各個層的摻雜水平和厚度，從而制造具有所需特征的器件，以用于特定應(yīng)用。類似地，該器件各種特征的尺度均可變化，從而制造具有所需特征的器件，以用于特定應(yīng)用。
圖5A-5D所示為具有埋入的P+指狀物的器件(圖5B和5D )或具有露出的P+指狀物的器件(圖5A和5C),示出了不同的邊緣終止結(jié)構(gòu)。如圖5A和5C所示，可對第二N型漂移區(qū)進行構(gòu)圖，并將其向下蝕刻至露出P+指狀物4和匯流條區(qū)5，以用于金屬接觸。如圖5B和5D所示，可對第二 N型漂移區(qū)進行構(gòu)圖，并將其向下蝕刻至僅露出P+匯流條區(qū)，從而在第二n型漂移區(qū)之下形成埋入的？+-11結(jié)。如圖5A所示，該器件可具有露出的P+保護環(huán)區(qū)作為邊緣終止結(jié)構(gòu)?？蛇x地，如圖5B所示，該器件可具有埋入的Pl呆護環(huán)區(qū)。圖5C和5D也示出了結(jié)終止延伸(JET) 6c的結(jié)構(gòu)和臺面邊緣終止6d的結(jié)構(gòu)。
如圖6A-6D所示，用于電隔離的介電層或介電堆9可生長和/或沉積在該器件上表面的任意位置，隨后穿過介電層或堆進行構(gòu)圖和蝕刻，從而使器件頂部上的肖特基觸點和歐姆金屬觸點開放。介電層或堆9可用于在同一晶片上制備的不同器件之間。介電層或堆9可在陽極金屬觸點外側(cè)和邊緣終止結(jié)構(gòu)的頂部上產(chǎn)生電場鈍化。邊緣終止結(jié)構(gòu)可以是如圖6A所示的露出的保護環(huán)、也可以是如圖6B所示的埋入的保護環(huán)區(qū)、也可以是如圖6C和6D所示的JET區(qū)、或者還可以是如圖6C和6D所示的臺面邊緣終止區(qū)。
如圖7A-7D所示，單金屬層或多金屬層可被沉積在第二漂移區(qū)和匯流條區(qū)IO的頂面上，也可沉積在晶片11背側(cè)上。如圖7A和7C所示，金屬層10還可沉積在露出的P+指狀物4上。金屬層10和11可包括一種或兩種不同的金屬或金屬合金或金屬混合物。例如， 一種金屬或合金或混合物可用于與第二 n型漂移區(qū)的肖特基接觸，另 一種金屬或合金或混合物可用于形成與P+指狀物和P+匯流條區(qū)的良好歐姆接觸，如圖7A和7C所示?？蛇x地，陽才及可僅與P+匯流條區(qū)接觸，如圖7B和7D所示。當(dāng)使用兩種不同的金屬時，歐姆金屬或金屬合金或金屬混合物可在沉積肖特基金屬/合金/混合物之前沉積并選擇性地蝕刻，隨后進行高溫退火(例如〉900°(:),從而形成與P+區(qū)的歐姆接觸。如果仔細(xì)選擇一種金屬或金屬合金或金屬混合物，以用于同時形成肖特基觸點和歐姆觸點，那么低溫(例如〉50(TC )退火將形成與P+區(qū)的歐姆接觸，而不損壞肖特基接觸。
可通過選擇P+指狀物和槽的適當(dāng)寬度，在同樣的管芯上制備此處所述的多個JBS器件，以用于不同的電壓和電流額定值。另外，可通過選擇性地再生長或無差別地再生長一個或多個n型和/或p型層(例如，第二漂移區(qū)頂部上的N+層)，在同樣的管芯上，將此處所述的JBS器件與其他功率電子部件(例如JFET或BJT)進行單片地集成，從而形成與JBS整流器在同一管芯上的結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)，其中可通過SiC中的N+層和第二 N—漂移區(qū)的選擇性等離子內(nèi)蝕刻而對源區(qū)和通道區(qū)進行限定。
通過轉(zhuǎn)變襯底和外延層的電極性，可利用此處所描述的方法制備具有11+卞結(jié)的JBS整流器。
可通過在適當(dāng)?shù)囊r底上外延生長而形成SiC層。在外延生長的過程中可對層進行摻雜。
前述說明書給出了本發(fā)明的原則，并結(jié)合附圖進行舉例說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在閱讀了本發(fā)明公開的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可以想到在形式和細(xì)節(jié)方面的各種不脫離本發(fā)明中央的變化。參考文獻 K. Shenai, R. S. Scott, and B. J. Baliga， "OptimumSemiconductors for High Power Electronics (用于高功率電子學(xué)的最i"尤化半導(dǎo)體)"，IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 36， No. 9, pp.181 1-1823, 1989. R. Singh, S-H Ryu, J. W. Palmour, A. R, Hefer, J. Lai, "1500 V, 4Amp 4H-SiC JBS Diodes ( 1500V、 4Amp的4H-SiC JBS 二極管)",Proceedings of The 12th International Symposium on PowerSemiconductor Devices and ICs (第12屆功率半導(dǎo)體器件和集成電路國際研討會)(ISPSD ，2000)， May 22-25, 2000, Toulouse, France. D. A. Neamen, "Semiconductor Physics and Devices-BasicPrinciples (半導(dǎo)體物理和器件的基本原理)"，Published by Richard D.Irwin, Inc., ISBN 0-256-08405-X, pp. 342-345， 1992. R Alexandrov， W. Wright, M. Pan, M. Weiner， L. Jiao， and J. H.Zhao, "Demonstration of High Voltage (600-1300 V), High Current(10-140 A), Fast Recovery 4H- SiC p-i-n/Schottky (MPS) Barrier Diodes(高壓(600-1300V)、大電流(10-140A)、快速恢復(fù)4H-SiC p-i-n/肖特基(MPS)勢壘二極管的證實)",Sol. State Electron.， Vol. 47, pp. 263-269,2003. K. Rottner， M. Frischholz， T. Myrtveit， D. Mou, K. Nordgren, A.Henry, C. Hallin, U. Gustafsson, and A. SchSner, "SiC Power Devices forHigh Voltage Applications (用于高壓應(yīng)用的SiC功率器件)",Mat. Sci.Eng. B, 61 -62, pp. 330-338， 1999. F. Dahlqvist， Lendenmann, and M. Ostling, "A JBS Diode withControlled Forward Temperature Coeffient and Surge Current Capability(具有受控正向溫度系數(shù)和沖擊電流能力的JBS 二極管)"，Mater. Sci.Fomm 389-393, pp. 1 129- 1 132, 1998.
2權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括襯底層，其包括第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料；可選的緩沖層，其包括在所述襯底層上的、所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料；漂移層，處于所述襯底層或所述緩沖層上，所述漂移層包括所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料；中央?yún)^(qū)，其包括在所述漂移層的中央部分上的、不同于所述第一傳導(dǎo)類型的第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的多個區(qū)域，所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域具有上表面和側(cè)壁；以及所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的外延過生長漂移區(qū)，其位于與所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域相鄰的漂移層上，并且可選地，位于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域的上表面上。
2. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體 材料的所述區(qū)域包括間隔開的、伸長的多個段，所述多個段具有相對 的第一端部和第二端部。
3. 如權(quán)利要求l所述的器件，其中所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材 料位于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域的所述上表面 上。
4. 如權(quán)利要求l所述的器件，其中所述器件包括所述緩沖層。
5. 如權(quán)利要求4所述的器件，其中所述緩沖層的摻雜濃度大于1 x 1018/cm3，并且/或者所述緩沖層的厚度約為0.5/xm。
6. 如權(quán)利要求l所述的器件，其中所述襯底層、所述漂移層、所述中央?yún)^(qū)和所述漂移區(qū)的半導(dǎo)體材料均為碳化硅。
7. 如權(quán)利要求l所述的器件，其中所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材 料是n型半導(dǎo)體材料，并且所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料是p型半 導(dǎo)體材料。
8. 如權(quán)利要求l所述的器件，其中所述漂移層的厚度大于l)tmi。
9. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述中央?yún)^(qū)的厚度大于0.5/mi。
10. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述中央?yún)^(qū)的摻雜濃度大于 或等于1 x 1019/cm3。
11. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述村底層的摻雜濃度大于1 x 1018/cm3。
12. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述漂移層和所述漂移區(qū)的 摻雜濃度均處于1 x 10"/cm3至1 x 10"/cm3之間。
13. 如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述漂移區(qū)的摻雜濃度與所 述漂移層不同。
14. 如權(quán)利要求1所述的器件，進一步包括位于與所述漂移層相 對的所述襯底上的歐姆接觸材料，還包括位于所述中央?yún)^(qū)上的歐姆接 觸材料。
15. 如權(quán)利要求2所述的器件，其中所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體 材料的所述區(qū)域進一 步包括第 一 匯流條和第二匯流條，所述第 一 匯流 條與所述伸長的多個段的所述第一端部相連，所述第二匯流條與所述 伸長的多個^:的所述第二端部相連。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一匯流條和所述第二 匯流條均具有第 一寬度，并且其中凸起的所述伸長的多個段具有第二 寬度，所述第二寬度小于所述第一寬度。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一匯流條和所述第二 匯流條具有相對的第 一端部和第二端部，并且其中所述第 一匯流條的 所述第一端部與所述第二匯流條的所述第一端部通過第三匯流條相 連。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第一匯流條的所述第二 端部與所述第二匯流條的所述第二端部通過第四匯流條相連。
19. 如權(quán)利要求14所述的器件，進一步包括處于所述歐姆接觸材 料上的金屬層，還包括與所述漂移區(qū)的至少一部分相接觸的肖特基金 屬層。
20. 如權(quán)利要求19所述的器件，其中所述中央?yún)^(qū)上的所述歐姆接 觸材料上的所述金屬層具有與所述肖特基金屬層不同的成分。
21. 如權(quán)利要求1所述的器件，進一步包括在所述器件的外圍部 分的邊緣終止結(jié)構(gòu)。
22. 如權(quán)利要求21所述的器件，進一步包括在所述邊緣終止結(jié)構(gòu) 上的介電層。
23. 如權(quán)利要求21所述的器件，其中所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括注入 所述漂移層內(nèi)的、所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的區(qū)域。
24. 如權(quán)利要求21所述的器件，其中所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括臺面邊緣終止。
25. 如權(quán)利要求21所述的器件，其中所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括位于 限定了所述中央?yún)^(qū)的所述漂移層上的、所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材 料的一個或多個連續(xù)區(qū)域。
26. 如權(quán)利要求25所述的器件，進一步包括所述第一傳導(dǎo)類型的 外延生長的半導(dǎo)體材料，所述第一傳導(dǎo)類型的外延生長的半導(dǎo)體材料 與所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的、限定了所述中央?yún)^(qū)的所述一個 或多個連續(xù)區(qū)域相鄰。
27. 如權(quán)利要求26所述的器件，其中所述第一傳導(dǎo)類型的外延生 長的半導(dǎo)體材料位于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的、限定了所述 中央?yún)^(qū)的一個或多個連續(xù)區(qū)域上。
28. —種集成電路，包括 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件；以及形成于所述襯底層上的至少 一個附加電子功率部件。
29. 如權(quán)利要求28所述的集成電路，其中所述至少一個附加電子 功率元件選自由以下元件組成的組雙極結(jié)晶體管(BJT)，結(jié)型場效 應(yīng)晶體管(JFET)，金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET),門電路斷 開晶閘管(GTO)及其組合。
30. —種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在第 一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的漂移層上，選擇性地蝕刻穿過第 二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料層，以露出所述漂移層的材料，從而在所述 漂移層上形成中央?yún)^(qū)，所述第一傳導(dǎo)類型不同于所述第二傳導(dǎo)類型， 所述中央?yún)^(qū)包括所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的多個區(qū)域，所述第 二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述多個區(qū)域具有上表面和側(cè)壁；在所述漂移層鄰近于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域 的暴露表面上、并且在所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域的上表面上，外延過生長所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的漂移區(qū)；以 及對所述漂移區(qū)進行蝕刻，以露出所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料 的所述區(qū)域的所述上表面的至少 一部分；其中所述漂移層位于半導(dǎo)體襯底上，或者所述漂移層位于緩沖層 上，所述緩沖層包括所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料，并且其中所述 緩沖層位于所述半導(dǎo)體襯底上。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體 材料的所述區(qū)域包括間隔開的、伸長的多個段，所述多個段具有相對 的第一端部和第二端部。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體 材料的所述區(qū)域進一步包括第 一匯流條和第二匯流條，所述第 一匯流 條與所述伸長的多個段的所述第一端部相連，所述第二匯流條與所述 伸長的多個段的所述第二端部相連。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述第一匯流條和所述第二 匯流條具有第一寬度，并且其中凸起的伸長的段具有第二寬度，所述 第二寬度小于所述第一寬度。
34. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述第一匯流條和所述第二 匯流條具有相對的第一端部和第二端部，并且其中所述第一匯流條的 所述第一端部與所述第二匯流條的所述第一端部通過第三匯流條相 連。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一匯流條的所述第二 端部與所述第二匯流條的所述第二端部通過第四匯流條相連。
36. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中在對外延生長的、所述第一 傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的外延生長層進行蝕刻的過程中，所述第一匯 流條和/或所述第二匯流條暴露出來。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其中在對外延生長的、所述第一 個間隔開的伸長的段不暴露出來。
38. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括在所述器件的外圍部 分中蝕刻穿過所述漂移層和可選的緩沖層，如果有的話，從而暴露出 下面的S于底。
39. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括在所述器件的外圍部 分中的所述漂移層中形成所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的注入?yún)^(qū)。
40. 如權(quán)利要求30所述的方法，進一步包括在所述漂移區(qū)上以及 在所述半導(dǎo)體襯底與所述漂移層相對的表面上形成觸點。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中形成觸點的步驟包括在中央 區(qū)上以及在所述半導(dǎo)體襯底相對于所述漂移層的表面上沉積歐姆接觸 材料，并且在所述歐姆接觸材料上沉積導(dǎo)電金屬。
42. 如權(quán)利要求41所述的方法，進一步包括在所述漂移層上沉積 肖特基金屬。
43. 如權(quán)利要求42所述的方法，進一步包括在沉積肖特基金屬之 前對所述觸點進行退火。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法，其中退火在高于900。C的溫度下進行。
45. 如權(quán)利要求42所述的方法，其中在所述漂移區(qū)上的所述歐姆 接觸材料上同時沉積肖特基金屬和導(dǎo)電金屬。
46. 如權(quán)利要求45所述的方法，進一步包括對所述漂移區(qū)上以及 所述半導(dǎo)體襯底與所述漂移層相對的所述表面上的觸點進行退火。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法，其中退火在高于500。C的溫度下 進行。
48. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中選擇性地蝕刻穿過所述第二傳導(dǎo)類型的所述半導(dǎo)體材料層，在所 述漂移層上形成了所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的一個或多個連續(xù) 的區(qū)域，并限定了所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的所述區(qū)域；其中在所述漂移層的露出的表面上外延生長所述第一傳導(dǎo)類型的 半導(dǎo)體材料包括在所述漂移層鄰近于所述第二傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材 料的所述一個或多個連續(xù)的區(qū)域上，外延生長所述第 一傳導(dǎo)類型的半 導(dǎo)體材料。
49. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述漂移層位于包括所述第 一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體材料的緩沖層上，并且其中所述緩沖層位于所述 半導(dǎo)體襯底上。
50. —種按照權(quán)利要求30所述的方法制成的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及結(jié)勢壘肖特基(JBS)整流器器件及其制造方法。該器件包括外延生長的第一n型漂移層和p型區(qū)，以形成p型區(qū)之間或頂部上的p⁺-n結(jié)和自平坦化的外延過生長第二n型漂移區(qū)。該器件可包括邊緣終止結(jié)構(gòu)，例如露出或埋入的p⁺-n保護環(huán)、再生長或注入的結(jié)終止延伸(JTE)區(qū)、或向下蝕刻至襯底的“深”臺面。第二n型漂移區(qū)的肖特基觸點和p型區(qū)的歐姆觸點共同構(gòu)成陽極。陰極可由晶片背側(cè)的n型區(qū)的歐姆觸點形成。該器件可用于單片的數(shù)字、模擬和微波集成電路。
文檔編號H01L29/872GK101467262SQ200780020722
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者林 成, 邁克爾·S·馬佐拉 申請人:半南實驗室公司