一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，漂移層中第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料與摻氧多晶硅材料和第二電類型的半導(dǎo)體材料形成電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，提高器件的反向擊穿電壓，降低器件的導(dǎo)通電阻。本發(fā)明還提供了一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法。
【專利說明】一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種具有摻氧多晶硅電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明還涉及一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制備方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是制造半導(dǎo)體功率器件的基本結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(diǎn)，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(diǎn)。
[0003]肖特基二極管最常用為平面布局，傳統(tǒng)的平面肖特基二極管漂移區(qū)表面，在反向偏壓時具有突變的電場分布曲線，因此器件具有較低的反向擊穿電壓和較大的反向漏電流，同時傳統(tǒng)的平面肖特基二極管具有較高的導(dǎo)通電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要針對上述問題提出，提供一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制備方法。
[0005]一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，其特征在于:包括:襯底層，為半導(dǎo)體材料構(gòu)成；漂移層，為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，位于襯底層之上；多個溝槽，位于漂移層中，臨靠溝槽內(nèi)壁附近設(shè)置有第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，溝槽內(nèi)設(shè)置有摻氧多晶硅材料；肖特基勢壘結(jié)，位于溝槽之間漂移層表面。
[0006]一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(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)體材料層，然后表面形成絕緣材料層；進(jìn)行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣材料，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體材料形成溝槽；在溝槽內(nèi)進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜，在溝槽內(nèi)淀積摻氧多晶硅；反刻蝕摻氧多晶硅，去除表面絕緣材料；淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)。
[0007]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時，漂移層中第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料與摻氧多晶硅材料和第二電類型的半導(dǎo)體材料形成電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，提高器件的反向擊穿電壓，降低器件的導(dǎo)通電阻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖。
[0012]其中，1、襯底層；2、二氧化硅；3、漂移層；4、摻氧多晶硅；5、第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料；6、肖特基勢魚結(jié)；10、上表面電極金屬；11、下表面電極金屬?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
[0014]圖1為本發(fā)明的一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的剖面圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
[0015]一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(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lE19/cm3 ;漂移層3，位于襯底層I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lE16/cm3 ;摻氧多晶硅4，位于溝槽中，溝槽寬度為2um，溝槽間距為3um ;第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5，位于溝槽側(cè)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜平均濃度為lE16/cm3 ;肖特基勢壘結(jié)6，位于半導(dǎo)體材料的表面；上表面電極金屬10，位于器件表面，為器件引出陽極；下表面電極金屬11，位于器件背面，為器件引出陰極。
[0016]其制作工藝包括如下步驟:
[0017]第一步，在襯底層I表面外延生長形成N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，形成漂移層3，然后表面熱氧化，形成二氧化硅；
[0018]第二步，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，半導(dǎo)體材料表面去除部分二氧化硅，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0019]第三步，在溝槽內(nèi)壁進(jìn)行硼雜質(zhì)摻雜，在溝槽內(nèi)淀積摻氧多晶硅4 ；
[0020]第四步，反刻蝕摻氧多晶硅4，光刻腐蝕工藝去除溝槽之間漂移層3表面二氧化硅；
[0021]第五步，淀積勢壘金屬鎳，燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除金屬鎳；
[0022]第六步，淀積上表面電極金屬10，光刻腐蝕去除部分上表面電極金屬10，為器件引出陽極，進(jìn)行背面金屬化工藝形成下表面電極金屬11，為器件引出陰極，如圖1所示。
[0023]實(shí)施例2
[0024]圖2為本發(fā)明的一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的剖面圖，下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
[0025]一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(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lE19/cm3 ;漂移層3，位于襯底層I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lE16/cm3 ;摻氧多晶硅4，位于溝槽中，溝槽寬度為2um，溝槽間距為2um ;二氧化硅2，位于摻氧多晶硅4表面；第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5，位于溝槽側(cè)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜平均濃度為lE16/cm3 ;肖特基勢壘結(jié)6，位于半導(dǎo)體材料的表面；上表面電極金屬10,位于器件表面和溝槽內(nèi)，為器件引出陽極；下表面電極金屬11，位于器件背面，為器件引出陰極。
[0026]其制作工藝包括如下步驟:
[0027]第一步，在襯底層I表面外延生長形成N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，形成漂移層3，在表面淀積氮化硅；
[0028]第二步，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，半導(dǎo)體材料表面去除部分二氧化硅，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0029]第三步，在溝槽內(nèi)壁進(jìn)行硼雜質(zhì)摻雜，在溝槽內(nèi)淀積摻氧多晶硅4 ；
[0030]第四步，反刻蝕摻氧多晶硅4，形成溝槽，進(jìn)行熱氧化，形成二氧化硅2，光刻腐蝕工藝去除溝槽之間漂移層3表面氮化硅；
[0031]第五步，淀積勢壘金屬鎳，燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除金屬鎳；
[0032]第六步，淀積上表面電極金屬10，光刻腐蝕去除部分上表面電極金屬10，為器件引出陽極，進(jìn)行背面金屬化工藝形成下表面電極金屬11，為器件引出陰極，如圖2所示。
[0033]實(shí)施例3
[0034]圖3為本發(fā)明的一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的剖面圖，下面結(jié)合圖3詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
[0035]一種溝槽結(jié)構(gòu)電荷補(bǔ)償肖特基半導(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lE19/cm3 ;漂移層3，位于襯底層I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lE16/cm3 ;摻氧多晶硅4，位于溝槽側(cè)壁，溝槽寬度為2um，溝槽間距為3um ;二氧化硅2，位于溝槽中；第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5，位于溝槽側(cè)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜平均濃度為lE16/cm3 ；肖特基勢壘結(jié)6，位于半導(dǎo)體材料的表面；上表面電極金屬10，位于器件表面和溝槽內(nèi)，為器件引出陽極；下表面電極金屬11，位于器件背面，為器件引出陰極。
[0036]其制作工藝包括如下步驟:
[0037]第一步，在襯底層I表面外延生長形成N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料形成漂移層3，在表面淀積氮化硅；
[0038]第二步，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，半導(dǎo)體材料表面去除部分二氧化硅，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0039]第三步，在溝槽內(nèi)壁進(jìn)行硼雜質(zhì)摻雜，在溝槽內(nèi)壁淀積形成摻氧多晶硅4 ；
[0040]第四步，反刻蝕摻氧多晶硅4，淀積二氧化硅2，反刻蝕二氧化硅2，，進(jìn)行熱氧化，光刻腐蝕工藝去除溝槽之間漂移層3表面氮化硅；
[0041]第五步，淀積勢壘金屬鎳，燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除金屬鎳；
[0042]第六步，淀積上表面電極金屬10,光刻腐蝕去除部分上表面電極金屬10,為器件引出陽極，進(jìn)行背面金屬化工藝形成下表面電極金屬U，為器件引出陰極，如圖3所示。
[0043]實(shí)施例4
[0044]圖4為本發(fā)明的一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的剖面圖，下面結(jié)合圖4詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
[0045]一種溝槽結(jié)構(gòu)電荷補(bǔ)償肖特基半導(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lE19/cm3 ;漂移層3，位于襯底層I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lE16/cm3 ;摻氧多晶硅4，位于溝槽側(cè)壁，溝槽寬度為2um，溝槽間距為3um ;第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5，位于溝槽側(cè)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜濃度為lE16/cm3 ;二氧化硅2，位于溝槽中和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5摻氧多晶娃4表面；肖特基勢魚結(jié)6,位于半導(dǎo)體材料的表面；上表面電極金屬10,位于器件表面和溝槽內(nèi)，為器件引出陽極；下表面電極金屬11，位于器件背面，為器件引出陰極。
[0046]其制作工藝包括如下步驟:
[0047]第一步，在襯底層I表面外延生長形成N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料形成漂移層3，在表面淀積氮化硅；
[0048]第二步，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，半導(dǎo)體材料表面去除部分二氧化硅，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0049]第三步，在溝槽內(nèi)淀積P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5，然后淀積摻氧多晶硅4，反刻蝕摻氧多晶硅4和第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料5 ；
[0050]第四步，進(jìn)行熱氧化，腐蝕工藝去除溝槽之間漂移層3表面氮化硅；
[0051]第五步，淀積勢壘金屬鎳，燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)6，腐蝕去除金屬鎳；
[0052]第六步，淀積上表面電極金屬10,光刻腐蝕去除部分上表面電極金屬10,為器件引出陽極，進(jìn)行背面金屬化工藝形成下表面電極金屬11，為器件引出陰極，如圖4所示。
[0053]通過上述實(shí)例闡述了本發(fā)明，同時也可以采用其它實(shí)例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求范圍限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，其特征在于:包括: 襯底層，為半導(dǎo)體材料構(gòu)成； 漂移層，為第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，位于襯底層之上；多個 溝槽，位于漂移層中，臨靠溝槽內(nèi)壁附近設(shè)置有第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，溝槽內(nèi)設(shè)置有摻氧多晶硅材料； 肖特基勢壘結(jié)，位于溝槽之間漂移層表面。
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)摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(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:所述的溝槽內(nèi)摻氧多晶硅表面可以覆蓋有絕緣材料。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的絕緣材料在溝槽內(nèi)上部形成溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽內(nèi)填充電極金屬或多晶半導(dǎo)體材料。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的溝槽內(nèi)摻氧多晶硅可以位于溝槽內(nèi)壁，溝槽內(nèi)填充絕緣材料。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的絕緣材料在溝槽內(nèi)上部形成溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽內(nèi)填充電極金屬或多晶半導(dǎo)體材料。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的摻氧多晶硅可以為具有第二導(dǎo)電雜質(zhì)摻雜的摻氧多晶硅。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的摻氧多晶硅和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與漂移層第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料與器件電極金屬可以不相連。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電荷補(bǔ)償肖特基半導(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，然后表面形成絕緣材料層； 2)進(jìn)行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣材料,然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體材料形成溝槽； 3)在溝槽內(nèi)進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)摻雜，在溝槽內(nèi)淀積摻氧多晶硅； 4)反刻蝕慘氧多晶娃，去除表面絕緣材料； .5 )淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)。
【文檔編號】H01L29/872GK103594494SQ201210292414
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】朱江 申請人:朱江