專利名稱：一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明還涉及一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是制造功率整流器件的基本結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體器件被大量使用在電源管理和電源應(yīng)用上，特別涉及到肖特基結(jié)的半導(dǎo)體器件已成為器件發(fā)展的重要趨勢，肖特基器件具有正向開啟電壓低開啟關(guān)斷速度快等優(yōu)點，同時肖特基器件也具有反向漏電流大，不能被應(yīng)用于高壓環(huán)境等缺點。肖特基二極管可以通過多種不同的布局技術(shù)制造，最常用的為平面布局。BJBaliga的第5612567號專利中示出了典型的溝槽型布局。傳統(tǒng)的溝槽型肖特基二極管在漂移區(qū)具有突變的電場分布曲線，影響了器件的反向擊穿特性，同時傳統(tǒng)的溝槽型肖特基二極管具有較高的導(dǎo)通電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題提出，提供一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置及其制備方法。一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，其特征在于:包括:襯底層，為半導(dǎo)體材料構(gòu)成；超結(jié)結(jié)構(gòu)，位于襯底層之上，為第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料相互排列構(gòu)成；第一類型肖特基勢壘結(jié)，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料表面；第二類型肖特基勢壘結(jié)，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料表面。所述的襯底層為高雜質(zhì)濃度摻雜的半導(dǎo)體材料。所述的襯底層為高雜質(zhì)濃度摻雜的半導(dǎo)體材料和低雜質(zhì)濃度摻雜的半導(dǎo)體材料疊加層。所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)可以為半超結(jié)結(jié)構(gòu)，即在傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)中的漂移層底部增加第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層或第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層。所述的第一類型肖特基勢壘結(jié)為勢壘金屬與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成的結(jié)。所述的第二類型肖特基勢壘結(jié)為勢壘金屬與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成的結(jié)。所述的半導(dǎo)體裝置上表面覆蓋有金屬，金屬并聯(lián)第一類肖特基勢壘結(jié)和第二類型肖特基勢壘結(jié)。所述的半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補償，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的超結(jié)結(jié)構(gòu)；在超結(jié)結(jié)構(gòu)表面淀積勢魚金屬，形成肖特基勢壘結(jié)?！N超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的第二種制備方法，其特征在于:包括如下步驟:在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層；在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的超結(jié)結(jié)構(gòu)；在超結(jié)結(jié)構(gòu)表面淀積勢魚金屬，形成肖特基勢魚結(jié)。如圖1所示，為本發(fā)明的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖和等效電路圖。當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，第一類型肖特基勢壘結(jié)和第二類型肖特基勢壘結(jié)下部的第以導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補償，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)，提高器件的反向擊穿電壓。
因為超結(jié)結(jié)構(gòu)的存在，從而可以提高漂移區(qū)的雜質(zhì)摻雜濃度，也可以降低器件的正向?qū)娮?，改善器件的正向?qū)ㄌ匦?。同時，當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的正向向偏壓時，第一類型肖特基勢壘結(jié)(假定第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層為N型半導(dǎo)體材料)為正向偏壓導(dǎo)通，第二類型肖特基勢壘結(jié)(假定第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層為P型半導(dǎo)體材料)為反向偏壓截止?fàn)顟B(tài)，因此器件在正向?qū)〞r仍為單個載流子導(dǎo)電的器件，單個載流子的導(dǎo)電的器件不存在少子注入的問題，器件具有良好的開關(guān)特性。本發(fā)明還提供了一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法。


圖1為本發(fā)明的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖和等效電路圖；圖2為本發(fā)明的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖。其中，1、襯底層；2、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層；3、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；4、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；5、第一類型肖特基勢壘結(jié)；6、第二類型肖特基勢壘結(jié)；8、超結(jié)結(jié)構(gòu)；9、半超結(jié)結(jié)構(gòu)；10、上表面金屬層；11、下表面金屬層。
具體實施例方式實施例1圖1為本發(fā)明的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置剖面圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，包括:襯底層1，為N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E19/CM3,在襯底層I下表面,通過下表面金屬層11引出電極；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3,位于襯底層I之上,為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料,磷原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4，位于襯底層I之上，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第一類型肖特基勢壘結(jié)5，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3上表面，為半導(dǎo)體硅材料與勢壘金屬形成的硅化物；第二類型肖特基勢壘結(jié)6，位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4上表面，為半導(dǎo)體娃材料與勢魚金屬形成的娃化物；器件上表面附有上表面金屬層10,為器件引出另一電極。其制作工藝包括如下步驟:第一步，在具有N型襯底層I的表面，通過超結(jié)制造工藝形成超結(jié)結(jié)構(gòu)8，其中包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4 ；
第二步，在半導(dǎo)體材料表面淀積勢壘金屬鎳，進(jìn)行燒結(jié)形成第一類型肖特基勢壘結(jié)5和第二類型肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除多余的金屬鎳；第三步，在表面淀積上表面金屬層10，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，去除表面部分金屬；進(jìn)行背面金屬化工藝，在背面淀積下表面金屬層11，如圖1所示。實施例2圖2為本發(fā)明的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置剖面圖，下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，包括:襯底層1，為N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E19/CM3,在襯底層I下表面,通過下表面金屬層11引出電極；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層2,位于襯底層I之上,為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料,磷原子的摻雜濃度為2E16/CM3 ;第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層2之上，為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4,位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層2之上，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第一類型肖特基勢壘結(jié)5，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3上表面，為半導(dǎo)體硅材料與勢壘金屬形成的硅化物;第二類型肖特基勢壘結(jié)6，位于第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4上表面，為半導(dǎo)體硅材料與勢壘金屬形成的娃化物；器件上表面附有上表面金屬層10,為器件引出另一電極。其制作工藝包括如下步驟:第一步，在具有N型襯底層I的表面，通過超結(jié)制造工藝形成半超結(jié)結(jié)構(gòu)9，其中包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層2、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4 ；第二步，在半導(dǎo)體材料表面淀積勢壘金屬鎳，進(jìn)行燒結(jié)形成第一類型肖特基勢壘結(jié)5和第二類型肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除多余的金屬鎳；第三步，在表面淀積上表面金屬層10，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，去除表面部分金屬；進(jìn)行背面金屬化工藝，在背面淀積下表面金屬層U，如圖1所示。通過上述實例闡述了本發(fā)明，同時也可以采用其它實例實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不局限于上述具體實例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，其特征在于:包括: 襯底層，為半導(dǎo)體材料構(gòu)成； 超結(jié)結(jié)構(gòu)，位于襯底層之上，為第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料相互排列構(gòu)成； 第一類型肖特基勢壘結(jié)，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料表面； 第二類型肖特基勢壘結(jié)，位于超結(jié)結(jié)構(gòu)的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料表面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的襯底層為高濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的襯底層可以為高濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料和低濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料疊加層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)可以為半超結(jié)結(jié)構(gòu)，即在傳統(tǒng)超結(jié)結(jié)構(gòu)中的漂移層底部增加一個第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層或第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第一類型肖特基勢壘結(jié)為勢壘金屬與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成的結(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第二類型肖特基勢壘結(jié)為勢壘金屬與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成的結(jié)。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的半導(dǎo)體裝置上表面和下表面覆蓋有金屬，金屬并聯(lián)第一類肖特基勢壘結(jié)和第二類型肖特基勢壘結(jié)。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成電荷補償，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料的超結(jié)結(jié)構(gòu)； 2)在超結(jié)結(jié)構(gòu)表面淀積勢壘金屬，形成肖特基勢壘結(jié)。
10.如權(quán)利要求1所述的一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層； 2)在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層表面形成具有第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料的超結(jié)結(jié)構(gòu)； 3)在超結(jié)結(jié)構(gòu)表面淀積勢壘金屬，形成肖特基勢壘結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置，當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補償，形成超結(jié)結(jié)構(gòu)，提高器件的反向擊穿電壓，因為超結(jié)結(jié)構(gòu)的存在，從而可以提高漂移區(qū)的雜質(zhì)摻雜濃度，也可以降低器件的正向?qū)娮?，改善器件的正向?qū)ㄌ匦?；同時當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的正向向偏壓時，第一類型肖特基勢壘結(jié)(假定第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層為N型半導(dǎo)體材料)為正向偏壓導(dǎo)通，第二類型肖特基勢壘結(jié)(假定第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層為P型半導(dǎo)體材料)為反向偏壓截止?fàn)顟B(tài)，因此器件在正向?qū)〞r仍為單個載流子的導(dǎo)電的器件，單個載流子導(dǎo)電的器件不存在少子注入，器件具有良好的開關(guān)特性。本發(fā)明還提供了一種超結(jié)肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法。
文檔編號H01L29/872GK103208511SQ20121002816
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者盛況, 朱江 申請人:盛況, 朱江