含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管及終端結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括：一N型外延層，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極；在N型外延層中形成的多個溝槽，在所述溝槽內(nèi)形成的一層氧化層，位于所述氧化層之上，填充滿所述溝槽的多晶硅；所述多個溝槽及其內(nèi)部的氧化層和多晶硅，構(gòu)成溝槽區(qū)域；在所述溝槽底部形成的且包裹溝槽底部的P型摻雜區(qū)；各P型摻雜區(qū)相互之間不相連；在所述N型外延層和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層，通過該金屬層將N型外延層與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極。本發(fā)明還公開了一種與所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠強化溝槽底部的耐壓能力，使產(chǎn)品具有更好的反向耐壓能力。
【專利說明】含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管及終端結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管。本發(fā)明還涉及一種與所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基嵌位二極管以其良好的正向?qū)ㄌ匦约翱焖匍_關(guān)速度在功率器件領(lǐng)域占有一席之地，但是由于其本身制作上采用金屬半導(dǎo)體接觸，其反向耐壓及反向漏電情況不佳。
[0003]1990年提出一種名為TMBS (含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管)的產(chǎn)品(參見圖2所示)，通過在EPI (外延層)中制作溝槽結(jié)構(gòu)能夠?qū)鹘y(tǒng)肖特基嵌位二極管(SBD，參見圖1所示)反向擊穿點由硅表面移至體內(nèi)溝槽底部，通過這種方式能夠?qū)BD產(chǎn)品的反向擊穿電壓BV做的更高的同時保證很小的正向壓降；另外，因為SBD產(chǎn)品的反向耐壓瓶頸不在表面的金屬半導(dǎo)體接觸，從而使金屬的選材方面得以更加靈活。
[0004]但是，由于溝槽的存在會使溝槽底部引起電場集中，導(dǎo)致該位置的耐壓相對薄弱，同時在該位置的氧化層結(jié)構(gòu)需要承受較大的壓降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，能夠強化溝槽底部的耐壓能力，使產(chǎn)品具有更好的反向耐壓能力；為此，本發(fā)明還要提供一種與所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括:
[0007]一 N型外延層，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極；
[0008]在所述N型外延層中形成的多個溝槽，在所述溝槽內(nèi)形成的一層氧化層，位于所述氧化層之上，填充滿所述溝槽的多晶硅；所述多個溝槽及其內(nèi)部的氧化層和多晶硅，構(gòu)成溝槽區(qū)域；
[0009]在所述溝槽底部形成的且包裹溝槽底部的P型摻雜區(qū)；各P型摻雜區(qū)相互之間不相連；
[0010]在所述N型外延層和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層，通過該金屬層將N型外延層與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極。
[0011]所述與上述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，對于終端區(qū)域的至少第一個溝槽內(nèi)的多晶硅會與原胞區(qū)等電位，向外端終端區(qū)域會放置幾個未與金屬層相連的浮動溝槽向外排列。
[0012]本發(fā)明針對TMBS產(chǎn)品容易在溝槽底部出現(xiàn)電場集中情況，在溝槽底部做一(N型外延為例)P型摻雜區(qū)，該PN結(jié)一方面能夠緩解氧化層所承受電壓，另一方面通過影響PN結(jié)形貌改變電場集中情況，使產(chǎn)品反向耐壓效果更好，且又不影響產(chǎn)品正向特性。
[0013]在保證肖特基二極管良好正向及開關(guān)特性前提下，能夠具有更好的反向耐壓特性及可靠性。從仿真結(jié)果也可以看出在溝槽底部增加注入方式形成P型摻雜區(qū)，可以降低溝槽底部電場強度，反向擊穿電壓約為10V，提升產(chǎn)品反向耐壓能力。
[0014]本發(fā)明的終端結(jié)構(gòu)與所述肖特基二極管相匹配，通過合理調(diào)整終端溝槽間距，能夠使終端耐壓達(dá)到最佳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明:
[0016]圖1是傳統(tǒng)的肖特基二極管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是TMBS結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管終端實現(xiàn)形式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]參見圖3所示，在下面的實施例中以N型外延為例，改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括:
[0021]一 N型外延層1，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極2。所述N型外延層I的電阻率及厚度按照產(chǎn)品本身反向耐壓確定。
[0022]在所述N型外延層I中通過刻蝕工藝形成的多個溝槽3，在溝槽3內(nèi)部先生長一層第一氧化層8，然后再通過熱氧化或者CVD (化學(xué)氣相沉積)方式填入多晶硅7，最終形成溝槽區(qū)域。
[0023]在所述溝槽3的底部通過離子注入方式形成的P型摻雜區(qū)(P阱)4，該P型摻雜區(qū)4將所述溝槽3的底部包裹，各P型摻雜區(qū)4相互之間不會相連。
[0024]在所述N型外延層I和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層5，通過該金屬層5將N型外延層I與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極6。
[0025]所述溝槽區(qū)域的存在使含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的反向耐壓擊穿點由表面(即所述N型外延層I與金屬層5的界面)移至所述N型外延層I的內(nèi)部(即溝槽的底部位置)，其臨界電場及耐壓區(qū)域較正常的二極管有提升，從而實現(xiàn)產(chǎn)品擊穿電壓及反向耐壓的改善。因為涉及到該位置電場分布，溝槽的深度及兩兩之間的間距需要根據(jù)產(chǎn)品反向耐壓調(diào)整。
[0026]在對含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的兩個電極加反向電壓時，P型摻雜區(qū)4能夠通過PN結(jié)的耗盡對所述溝槽3的底部進行輔助耐壓，從而減小該位置電場強度。因為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管以其正向低壓降而區(qū)別于正常二極管，需要存在正向金屬半導(dǎo)體接觸區(qū)域，所以兩兩P型摻雜區(qū)4之間不能相連，兩兩P型摻雜區(qū)4的間距需要嚴(yán)格控制，以防止成為完全正向PN結(jié)。
[0027]對于使用含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管結(jié)構(gòu)的芯片在設(shè)計終端時提出如圖4所示的結(jié)構(gòu)，包括:多個并排的溝槽3結(jié)構(gòu)，其中，靠近原胞區(qū)9 一側(cè)部分溝槽3通過接觸孔與原胞區(qū)9相連，從而形成等電位，原胞區(qū)9的外側(cè)部分溝槽則為浮動環(huán)結(jié)構(gòu)，其電位不固定。即對于終端區(qū)10的第一個溝槽3內(nèi)(不限于一個)的多晶硅7會與原胞區(qū)9等電位，向外端終端區(qū)10放置Tn2個未與金屬層5相連的浮動溝槽3 (溝槽3的表層由第二氧化層11覆蓋，電位浮動)向外排列。
[0028]原胞區(qū)9的接觸孔是完全打開的，在終端區(qū)10會有部分區(qū)域通過接觸孔打開，后續(xù)通過金屬層與含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相連接，終端打開區(qū)域的大小定義不同的終端結(jié)構(gòu)。
[0029]圖4中，Tl代表終端開始處第一個溝槽，Tnl代表與原胞區(qū)金屬相連等電位的溝槽個數(shù)，Tn2代表不與原胞區(qū)等電位(電位浮動)的溝槽個數(shù)。
[0030]對于終端區(qū)無正向?qū)娏魍废拗?，終端區(qū)內(nèi)的相鄰兩個溝槽之間的間距一般設(shè)計較原胞區(qū)小，其耐壓情況近似于一個反向PN結(jié)，能夠遠(yuǎn)大于含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管耐壓，從而使終端區(qū)耐壓不再薄弱。
[0031]以上通過【具體實施方式】對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括:一 N型外延層，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極；其特征在于，還包括: 在所述N型外延層中形成的多個溝槽，在所述溝槽內(nèi)形成的一層氧化層，位于所述氧化層之上，填充滿所述溝槽的多晶硅；所述多個溝槽及其內(nèi)部的氧化層和多晶硅，構(gòu)成溝槽區(qū)域； 在所述溝槽底部形成的且包裹溝槽底部的P型摻雜區(qū)；各P型摻雜區(qū)相互之間不相連； 在所述N型外延層和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層，通過該金屬層將N型外延層與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極。
2.如權(quán)利要求1所述的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，其特征在于:所述N型外延層的電阻率及厚度按照產(chǎn)品本身反向耐壓確定。
3.一種與權(quán)利要求1或2任一所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)，其特征在于:對于終端區(qū)域的至少第一個溝槽內(nèi)的多晶硅會與原胞區(qū)等電位，向外端終端區(qū)域會放置幾個未與金屬層相連的浮動溝槽向外排列。
4.如權(quán)利要求3所述的終端結(jié)構(gòu)，其特征在于:終端區(qū)域內(nèi)的相鄰兩個溝槽之間的間距小于原胞區(qū)。
【文檔編號】H01L29/06GK103855226SQ201210520057
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】劉遠(yuǎn)良, 衷世雄 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司