肖特基二極管及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種肖特基二極管及其制作方法，其中，所述制作方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有n型外延層；在所述半導(dǎo)體襯底及n型外延層中形成溝槽，所述溝槽呈環(huán)形；填充所述溝槽，并在所述溝槽上形成肖特基接觸窗。本發(fā)明通過將溝槽設(shè)置成一環(huán)形，肖特基接觸窗的四邊都位于溝槽上，保證拐角處金屬層填充的質(zhì)量，降低金屬層與n型外延層之間的接觸電阻，并且降低邊緣區(qū)域的電場，從而達(dá)到減小邊緣區(qū)域四周的飽和漏電流的目的，同時(shí)還可以降低器件中其他區(qū)域的導(dǎo)通電阻，提高整個(gè)器件的性能。
【專利說明】肖特基二極管及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種肖特基二極管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)是一種低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間短(可以小到幾納秒)，正向?qū)妷旱?0.4伏特左右)，整流電流大(可高達(dá)幾千安培)，因此廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻器、驅(qū)動(dòng)器等。
[0003]現(xiàn)在的肖特基二極管結(jié)構(gòu)是以金屬層為正極，以N型半導(dǎo)體襯底為負(fù)極，利用兩者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成金屬-半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的半導(dǎo)體負(fù)極中向濃度低的金屬正極中擴(kuò)散。隨著電子的不斷擴(kuò)散，負(fù)極表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢壘。但是在該電場的作用下，正極中的電子也會(huì)產(chǎn)生從正極到負(fù)極的漂移運(yùn)動(dòng)，從而削弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對的平衡，便形成了肖特基勢壘。
[0004]肖特基二極管主要包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層；所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層上形成有溝槽；位于所述溝槽上形成有肖特基接觸窗,所述肖特基接觸窗的側(cè)壁和底部形成有阻擋層，中間填充有金屬層。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中MOS晶體管集成肖特基二極管的平面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，溝槽101為條狀，溝槽101之上形成有肖特基接觸窗102，所述肖特基接觸窗102的側(cè)壁和底部填充有阻擋層，里面填充有金屬層(圖1中未示出)，以及η型外延層和半導(dǎo)體襯底(圖1中未示出)構(gòu)成肖特基二極管，103為MOS區(qū)域的接觸窗口。
[0005]使用現(xiàn)有技術(shù)制作的肖特基二極管，存在垂直于溝槽方向的邊緣區(qū)域處有較高的飽和漏電流的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種肖特基二極管及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中肖特基二極管在垂直溝槽方向的邊緣區(qū)域處存在較高飽和漏電流的問題。
[0007]本發(fā)明提供的肖特基二極管的制作方法，包括:
[0008]提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層；
[0009]在所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層中形成溝槽，所述溝槽呈環(huán)形；
[0010]填充所述溝槽，并在所述溝槽上形成肖特基接觸窗。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述溝槽包括第一方向的溝槽和第二方向的溝槽。
[0012]進(jìn)一步的，所述第一方向的溝槽和第二方向的溝槽相互垂直。
[0013]進(jìn)一步的，所述環(huán)形為正方形。
[0014]進(jìn)一步的，所述環(huán)形為長方形。[0015]進(jìn)一步的，所述肖特基接觸窗包括金屬層以及位于所述金屬層底部及側(cè)壁的阻擋層。
[0016]進(jìn)一步的，所述阻擋層為鈦層/氮化鈦層，所述鈦層形成于所述環(huán)形區(qū)域的側(cè)壁和底部，所述氮化鈦層形成于所述鈦層上，或所述阻擋層為鉭層/氮化鉭層，所述鉭層形成于所述環(huán)形區(qū)域的側(cè)壁和底部，所述氮化鉭層形成于所述鉭層上。
[0017]進(jìn)一步的，所述金屬層的材質(zhì)為鎢、鋁、銀、金、銅中的一種或多種。
[0018]相應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種使用以上肖特基二極管的制作方法制作的肖特基二極管，包括:
[0019]半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層；
[0020]所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層上形成有溝槽，所述溝槽呈環(huán)形；
[0021 ] 在所述溝槽上形成有肖特基接觸窗。
[0022]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在條狀的溝槽之上形成肖特基接觸窗時(shí)，肖特基接觸窗的兩邊位于所述溝槽之上，溝槽的存在可以保護(hù)其拐角處的阻擋層與金屬層，提高成膜質(zhì)量，同時(shí)阻擋層可以減小金屬層與η型外延層之間的接觸電阻，并且可以消除邊緣區(qū)域的電場，最終使得拐角處有較小的飽和漏電流，但是在垂直于溝槽的方向上并沒有溝槽的保護(hù)，由此形成的金屬質(zhì)量不好，并且拐角處金屬的接觸不好導(dǎo)致接觸電阻比較高，最終使垂直于溝槽方向的邊緣區(qū)域處存在較高的飽和漏電流。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明通過將肖特基二極管的溝槽圍成一環(huán)形區(qū)域，肖特基接觸窗的四邊都位于溝槽上，可以保證拐角處金屬填充的質(zhì)量，降低金屬與η型外延層之間的接觸電阻，并且降低邊緣區(qū)域的電場，從而達(dá)到減小邊緣區(qū)域四周的飽和漏電流的目的；
[0025]2、將溝槽圍成一環(huán)形區(qū)域，與現(xiàn)有技術(shù)相比，MOS晶體管集成肖特基二極管中MOS區(qū)域的導(dǎo)通電阻降低，并且器件的性能也得到提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中MOS晶體管集成肖特基二極管的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的MOS晶體管集成肖特基二極管的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)形成的肖特基二極管在垂直溝槽方向的邊緣區(qū)域處存在較高飽和漏電流的問題。發(fā)明人針對上述問題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在條狀的溝槽101之間形成肖特基接觸窗102時(shí)，X方向兩側(cè)存在有溝槽101，可以保護(hù)其拐角處的阻擋層與金屬層，提高成膜質(zhì)量，同時(shí)阻擋層可以減小金屬層102與η型外延層之間的接觸電阻，最終使得X方向上拐角處有較小的飽和漏電流，但是y方向上并沒有溝槽，在y方向上拐角區(qū)域形成的金屬質(zhì)量不好，電場較強(qiáng)，導(dǎo)致拐角處有較高的飽和漏電流。如圖1所示。
[0029]經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人提出了一種肖特基二極管及其制作方法。
[0030]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提出的肖特基二極管及其制作方法做進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚，需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0031]本發(fā)明的核心思想在于，提供一種肖特基二極管，所述肖特基二極管的溝槽圍繞成一環(huán)形區(qū)域，提高溝槽四周邊緣區(qū)域的金屬填充質(zhì)量，減小邊緣區(qū)域的飽和漏電流。
[0032]本發(fā)明提出的一種肖特基二極管的制作方法，包括以下步驟:
[0033]步驟01:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層；
[0034]步驟02:在所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層中形成溝槽，所述溝槽呈環(huán)形；
[0035]步驟03:填充所述溝槽，并在所述溝槽上形成肖特基接觸窗。
[0036]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的MOS晶體管集成肖特基二極管的平面結(jié)構(gòu)示意圖，請參考圖2所示，詳細(xì)說明本發(fā)明提出的肖特基二極管的制作方法:
[0037]步驟01:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底可以是硅襯底或者硅鍺襯底，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的其他半導(dǎo)體襯底。所述η型外延層為摻有η型離子的硅層，所述η型外延層的形成工藝為離子注入工藝。
[0038]步驟02:在所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層中形成溝槽201，所述溝槽201呈環(huán)形。
[0039]本實(shí)施例中，所述溝槽201由第一方向的溝槽和第二方向的溝槽圍繞而成。所述第一方向的溝槽和第二方向的溝槽相互垂直。所述環(huán)形呈正方形或者長方形，其具體的長度及寬度由實(shí)際的耐壓要求、溝槽的深度以及η型外延層的摻雜濃度等具體的參數(shù)來決定，也可以是其他的符合需要的閉合形狀。
[0040]步驟03:填充所述溝槽201，并在所述溝槽201上形成肖特基接觸窗202。
[0041 ] 所述肖特基接觸窗202包括金屬層以及位于所述金屬層底部及側(cè)壁的阻擋層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述阻擋層包括鈦層和氧化鈦層。所述鈦層位于所述金屬層的側(cè)壁和底部，所述氧化鈦層位于所述鈦層上方。在所述阻擋層形成后，可以對其進(jìn)行退火，使得所述阻擋層中的鈦層與η型外延層的硅結(jié)合，形成鈦硅化合物，減小后續(xù)形成的金屬層與η型外延層之間的接觸電阻。采用電鍍的方法，所述金屬層的材質(zhì)為鎢、鋁、銀、金、銅中的一種或多種。
[0042]本發(fā)明將溝槽設(shè)置成一環(huán)形區(qū)域，肖特基接觸窗的四邊都位于溝槽之上，可以保證拐角處金屬填充的質(zhì)量，降低金屬與η型外延層之間的接觸電阻，并且降低邊緣區(qū)域的電場，從而達(dá)到減小邊緣區(qū)域四周的飽和漏電流的目的。作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述阻擋層包括鉭層和氧化鉭層。所述鉭層形成于所述金屬層的側(cè)壁和底部，所述氮化鉭層形成于所述鉭層上。
[0043]在形成肖特基二極管的同時(shí)，在其他區(qū)域形成MOS晶體管203，因此該MOS晶體管203的溝槽也呈一環(huán)形。
[0044]相應(yīng)的，通過上述肖特基二極管的制作方法形成的肖特基二極管，參考圖2，包括:
[0045]半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層；
[0046]所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層上形成有溝槽201，所述溝槽呈環(huán)形；
[0047]在所述溝槽上形成有肖特基接觸窗202。
[0048]在呈環(huán)形的溝槽上方形成肖特基接觸窗時(shí)，可以提高拐角處金屬的成膜質(zhì)量，肖特基接觸窗的四周側(cè)壁和底部都形成有阻擋層，可以減少金屬層與η型外延層之間的接觸電阻，并且可以消除邊緣區(qū)域的電場，從而減小邊緣區(qū)域的飽和漏電流，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)闇喜凼菞l狀的，肖特基二極管在垂直溝槽方向上存在較高飽和漏電流的問題。
[0049]綜上所述，本發(fā)明通過將肖特基二極管的溝槽圍成一環(huán)形區(qū)域，肖特基接觸窗的四邊都位于溝槽之上，可以保證拐角處金屬填充的質(zhì)量，降低金屬與η型外延層之間的接觸電阻，并且降低邊緣區(qū)域的電場，從而達(dá)到減小邊緣區(qū)域四周的飽和漏電流的目的；將溝槽圍成一環(huán)形區(qū)域，與現(xiàn)有技術(shù)相比，MOS晶體管集成肖特基二極管中MOS區(qū)域的導(dǎo)通電阻降低，并且器件的性能也得到提升。
[0050]上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基二極管的制作方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層； 在所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層中形成溝槽，所述溝槽呈環(huán)形； 填充所述溝槽，并在所述溝槽上形成肖特基接觸窗。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述溝槽包括第一方向的溝槽和第二方向的溝槽。
3.如權(quán)利要求2所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述第一方向的溝槽和第二方向的溝槽相互垂直。
4.如權(quán)利要求3所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述環(huán)形為正方形。
5.如權(quán)利要求3所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述區(qū)域?yàn)殚L方形。
6.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述肖特基接觸窗包括金屬層以及位于所述金屬層底部及側(cè)壁的阻擋層。
7.如權(quán)利要求6所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述阻擋層為鈦層/氮化鈦層，所述鈦層形成于所述環(huán)形區(qū)域的側(cè)壁和底部，所述氮化鈦層形成于所述鈦層上，或所述阻擋層為鉭層/氮化鉭層，所述鉭層形成于所述環(huán)形區(qū)域的側(cè)壁和底部，所述氮化鉭層形成于所述鉭層上。
8.如權(quán)利要求6所述的肖特基二極管的制作方法，其特征在于，所述金屬層的材質(zhì)為鎢、鋁、銀、金、銅中的一種或多種。
9.一種使用權(quán)利要求1?8所述的肖特基二極管的制作方法制作的肖特基二極管，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有η型外延層； 所述半導(dǎo)體襯底及η型外延層上形成有溝槽，所述溝槽呈環(huán)形； 在所述溝槽上形成有肖特基接觸窗。
【文檔編號】H01L29/872GK103839801SQ201410098318
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】張怡 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司