肖特基二極管及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是指一種肖特基二極管，本發(fā)明還涉及所述肖特基二極管的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基二極管(SchottkyBarrierD1de,縮寫成SBD),不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬一半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬一半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢(shì)壘二極管，它是一種熱載流子二極管。金屬作為正極，半導(dǎo)體端作為負(fù)極的二極管，典型的肖特基二極管是以N型半導(dǎo)體為襯底，在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層，陽(yáng)極使用鑰或鋁等材料制成阻檔層，用二氧化硅來消除邊緣區(qū)域的電場(chǎng)，提高管子的耐壓值。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中I是襯底，2是外延，外延2中具有多個(gè)填充有金屬的溝槽型的屏蔽電極7 (隔離保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)圖中未示)，溝槽頂部淀積有金屬與溝槽內(nèi)的金屬連通。該二極管通過溝槽型結(jié)構(gòu)在反向加壓下形成橫向電場(chǎng)來保護(hù)肖特基結(jié)，從而提高肖特基結(jié)的擊穿電壓，具有開關(guān)頻率高、正向壓降低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是其擊穿電壓較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種肖特基二極管，其具有更高的擊穿電壓。
[0004]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供所述肖特基二極管的工藝方法。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種肖特基二極管，在襯底上具有外延，外延中具有隔離保護(hù)環(huán)，所述的隔離保護(hù)環(huán)環(huán)繞包圍有源區(qū)，在有源區(qū)中具有多個(gè)溝槽屏蔽電極，其特征在于:所述的溝槽屏蔽電極，其溝槽填充有金屬，且溝槽側(cè)壁具有絕緣介質(zhì)層將填充的金屬與外延隔離；所述溝槽底部沒有絕緣介質(zhì)層，溝槽下方具有P阱，溝槽內(nèi)的金屬與下方的P阱直接接觸連通。
[0006]進(jìn)一步地，所述溝槽內(nèi)填充的金屬為鈦/氮化鈦和鎢。
[0007]本發(fā)明所述的肖特基二極管的工藝方法，包含如下工藝步驟:
[0008]第I步，在襯底上的外延中，進(jìn)行隔離保護(hù)環(huán)的注入；
[0009]第2步，整個(gè)器件表面進(jìn)行場(chǎng)氧生長(zhǎng)；
[0010]第3步，進(jìn)行有源區(qū)注入；
[0011]第4步，有源區(qū)溝槽刻蝕；
[0012]第5步，溝槽內(nèi)氧化膜生長(zhǎng)，并刻蝕掉溝槽底部的氧化膜以露出底部的硅；
[0013]第6步，溝槽底部P阱注入；
[0014]第7步，溝槽內(nèi)金屬填充；
[0015]第8步，層間介質(zhì)淀積并刻蝕；
[0016]第9步，溝槽頂部金屬淀積。
[0017]進(jìn)一步地，所述第5步中，氧化膜只形成于溝槽內(nèi)壁，溝槽底部沒有氧化膜。
[0018]進(jìn)一步地，所述第7步中，溝槽內(nèi)填充的金屬包含鈦/氮化鈦和鎢。
[0019]進(jìn)一步地,所述第9步中,溝槽頂部淀積的金屬包含鈦/氮化鈦。
[0020]本發(fā)明所述的肖特基二極管及工藝方法，通過在溝槽型屏蔽電極的底部增加注入形成P阱，當(dāng)反向加壓時(shí)，溝槽底部的P阱與N型外延層之間形成反向PN結(jié)，溝槽結(jié)構(gòu)形成橫向電場(chǎng)，兩項(xiàng)肖特基結(jié)保護(hù)疊加實(shí)施，使器件具有更高的擊穿電壓。
【附圖說明】
[0021]圖1是傳統(tǒng)肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2?10是本發(fā)明工藝步驟示意圖。
[0023]圖11是本發(fā)明工藝步驟流程圖。
[0024]附圖標(biāo)記說明
[0025]I是N型襯底，2是N型外延，3是P阱，4是頂層金屬層，5是場(chǎng)氧，6是隔離保護(hù)環(huán)，7是溝槽型屏蔽電極，8是溝槽側(cè)壁氧化層，9是鈦/氮化鈦，10是鎢，11是層間介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明所述的肖特基二極管，如圖10所示，在N型襯底I上具有N型外延2，外延2中具有隔離保護(hù)環(huán)6，所述的隔離保護(hù)環(huán)6是環(huán)繞包圍有源區(qū)，在有源區(qū)中具有多個(gè)溝槽屏蔽電極7，所述的溝槽屏蔽電極7，其溝槽填充有金屬，一般為鈦/氮化鈦和鎢，且溝槽側(cè)壁具有絕緣介質(zhì)層8將填充的金屬與外延2隔離；所述溝槽底部沒有絕緣介質(zhì)層8，溝槽下方具有P阱3，溝槽內(nèi)的金屬與下方的P阱3直接接觸連通。
[0027]本發(fā)明所述的肖特基二極管的工藝方法，包含如下工藝步驟:
[0028]第I步，如圖2所示，在N型襯底I上的外延2中，進(jìn)行隔離保護(hù)環(huán)6的注入。
[0029]第2步，如圖3所示，整個(gè)器件表面進(jìn)行場(chǎng)氧5生長(zhǎng)。
[0030]第3步，如圖4所示，進(jìn)行有源區(qū)注入。
[0031]第4步，如圖5所示，有源區(qū)溝槽刻蝕。
[0032]第5步，如圖6所示，溝槽內(nèi)氧化膜生長(zhǎng)。氧化膜8形成于溝槽內(nèi)壁，而溝槽底部的氧化膜6通過刻蝕工藝完全刻蝕掉以露出溝槽底部的硅，溝槽底部沒有氧化膜6覆蓋。
[0033]第6步，如圖7所示，溝槽底部P阱3注入。P阱形成于溝槽下方。
[0034]第7步，如圖8所示，溝槽內(nèi)金屬填充。填充時(shí)，先淀積一層鈦/氮化鈦9，然后再填充滿金屬鎢10。
[0035]第8步，淀積一層層間介質(zhì)11，并刻蝕，如圖9所示。
[0036]第9步,如圖10所示,溝槽頂部金屬淀積一層鈦/氮化鈦9,再淀積一層金屬4,并刻蝕，形成頂層金屬，再進(jìn)行如背面研磨工藝，淀積形成背面金屬(背面金屬圖中未示出)，最終器件完成。
[0037]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種肖特基二極管，在襯底上具有外延，外延中具有隔離保護(hù)環(huán)，所述的隔離保護(hù)環(huán)環(huán)繞包圍有源區(qū)，在有源區(qū)中具有多個(gè)溝槽屏蔽電極，其特征在于:所述的溝槽屏蔽電極，其溝槽填充有金屬，且溝槽側(cè)壁具有絕緣介質(zhì)層將填充的金屬與外延隔離；所述溝槽底部沒有絕緣介質(zhì)層，溝槽下方具有P阱，溝槽內(nèi)的金屬與下方的P阱直接接觸連通。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于:所述溝槽內(nèi)填充的金屬為鈦/氮化鈦和鶴。
3.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管的工藝方法，其特征在于:包含如下工藝步驟: 第I步，在襯底上的外延中，進(jìn)行隔離保護(hù)環(huán)的注入； 第2步，整個(gè)器件表面進(jìn)行場(chǎng)氧生長(zhǎng)； 第3步，進(jìn)行有源區(qū)注入； 第4步，有源區(qū)溝槽刻蝕； 第5步，溝槽內(nèi)氧化膜生長(zhǎng)，并刻蝕掉溝槽底部的氧化膜以露出底部的硅； 第6步，溝槽底部P阱注入； 第7步，溝槽內(nèi)金屬填充； 第8步,層間介質(zhì)淀積并刻蝕； 第9步，溝槽頂部金屬淀積，以及硅片背面研磨，淀積背面金屬。
4.如權(quán)利要求3所述的一種射頻LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:所述第5步中，氧化膜只形成于溝槽內(nèi)壁，溝槽底部沒有氧化膜。
5.如權(quán)利要求3所述的一種射頻LDMOS器件的制造方法，其特征在于:所述第7步中，溝槽內(nèi)填充的金屬包含鈦/氮化鈦和鎢。
6.如權(quán)利要求3所述的一種射頻LDMOS器件的制造方法，其特征在于:所述第9步中，溝槽頂部淀積的金屬包含鈦/氮化鈦。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溝槽屏蔽型的肖特基二極管，其襯底上具有外延，所述外延中，隔離保護(hù)環(huán)環(huán)繞包圍有源區(qū)，有源區(qū)內(nèi)具有多個(gè)溝槽屏蔽電極，本發(fā)明在所述的溝槽底部增加了P阱，溝槽內(nèi)填充的金屬與溝槽內(nèi)壁之間具有絕緣介質(zhì)層，溝槽底部沒有絕緣介質(zhì)層，溝槽內(nèi)的金屬與P阱接觸連通，通過反向加壓時(shí)P阱與N型外延層之間形成PN結(jié)反偏，溝槽結(jié)構(gòu)形成橫向電場(chǎng)，增強(qiáng)器件的抗擊穿能力。
【IPC分類】H01L29-872, H01L29-06, H01L21-329
【公開號(hào)】CN104752521
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310729326
【發(fā)明人】周穎, 叢茂杰
【申請(qǐng)人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月26日