肖特基勢(shì)壘二極管及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)壘二極管及其制備方法，包括：第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底；第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層，位于第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底的表面；若干個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)；浮板結(jié)構(gòu)，位于溝槽正下方的第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)，且與溝槽的底部具有預(yù)設(shè)的間距；肖特基勢(shì)壘層，形成于第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層的表面；正面電極，形成于肖特基勢(shì)壘層表面；背面電極，形成于第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底背面。本發(fā)明的肖特基勢(shì)壘二極管通過(guò)在溝槽正下方增設(shè)浮板結(jié)構(gòu)，即可以保證在肖特基勢(shì)壘二極管正向特性不發(fā)生明顯變化的前提下顯著提高其反向擊穿電壓；又可以通過(guò)使用電阻率更小的外延層來(lái)降低其正向壓降，從而使肖特基勢(shì)壘二極管的性能更加優(yōu)越。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
肖特基勢(shì)壘二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件及制造領(lǐng)域，特別是涉及一種肖特基勢(shì)皇二極管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，功率器件作為一種新型器件，被廣泛地應(yīng)用于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。功率器件需要能夠承受較大的電壓、電流以及功率負(fù)載。而現(xiàn)有MOS晶體管等器件無(wú)法滿(mǎn)足上述需求，因此，為了滿(mǎn)足應(yīng)用的需要，各種功率器件成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]肖特基勢(shì)皇一■極管(SBD)—般是以肖特基金屬(欽、銀、鉆、絡(luò)、鉬等)為正極，以N型半導(dǎo)體為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)皇具有整流特性而制成的金屬-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N型半導(dǎo)體中向濃度低的金屬中擴(kuò)散。顯然，金屬中沒(méi)有空穴，也就不存在空穴自金屬向N型半導(dǎo)體的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從N型半導(dǎo)體擴(kuò)散到金屬，N型半導(dǎo)體表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢(shì)皇，其電場(chǎng)方向?yàn)镹型半導(dǎo)體一金屬。但在該電場(chǎng)作用之下，金屬中的電子也會(huì)產(chǎn)生從金屬一N型半導(dǎo)體的漂移運(yùn)動(dòng)，從而削弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)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(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)皇。肖特基勢(shì)皇二極管是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件。最顯著的特點(diǎn)為反向恢復(fù)時(shí)間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航档?。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用。在通信、電源、變頻器、太陽(yáng)能接線盒等中比較常見(jiàn)。
[0004]肖特基勢(shì)皇二極管是常見(jiàn)的兩端器件，它是由金屬和低摻雜N型硅形成肖特基接觸來(lái)工作的，常用來(lái)形成肖特基接觸的金屬有鈦、鎳、鉑金、鉬及鈷等，這些金屬和表面潔凈的η型硅經(jīng)快速熱退火后會(huì)形成金屬硅化物。近年來(lái)，溝槽技術(shù)被廣泛使用，各種溝槽型結(jié)構(gòu)被用于肖特基勢(shì)皇二極管制作中。制作溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管結(jié)構(gòu)原因有二:其一，傳統(tǒng)平面型結(jié)構(gòu)容易表面擊穿，對(duì)器件的可靠性帶來(lái)挑戰(zhàn)，而溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管克服了平面型結(jié)構(gòu)的這一缺點(diǎn)；其二，溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管利用電荷平衡(chargebalance)原理可以提高器件的擊穿電壓。
[0005]現(xiàn)有的一種溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管如圖1所示，所述溝槽型肖特基勢(shì)皇二極管包括:第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底10 ;位于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底10表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層11;形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層11內(nèi)的若干個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，所述溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層11內(nèi)的溝槽、位于所述溝槽表面的介質(zhì)層12、以及填充于所述溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料13 ;形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層11表面的肖特基勢(shì)皇層14;形成于所述肖特基勢(shì)皇層14表面的正面電極15 ;以及形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底10背面的背面電極16。然而，上述肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性，如反向擊穿電壓等性能上往往不如人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種肖特基勢(shì)皇二極管及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中為了提高肖特基勢(shì)皇二極管的擊穿電壓需要大大增加的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，所述肖特基勢(shì)皇二極管包括:
[0008]第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底；
[0009]第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層，位于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底的表面；
[0010]若干個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，包括形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)的若干個(gè)溝槽，形成于所述溝槽內(nèi)表面的第二介質(zhì)層，以及填充于所述溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料；
[0011 ] 浮板結(jié)構(gòu)，位于所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)，且與所述溝槽的底部具有預(yù)設(shè)的間距；
[0012]肖特基勢(shì)皇層，形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層的表面。
[0013]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)電材料完全填滿(mǎn)所述溝槽或與位于所述溝槽底部的所述第二介質(zhì)層之間具有空洞。
[0014]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的一種優(yōu)選方案，所述浮板結(jié)構(gòu)為具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的單一結(jié)構(gòu)。
[0015]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的一種優(yōu)選方案，所述浮板結(jié)構(gòu)包含有多個(gè)浮板單元，所述多個(gè)浮板單元在垂直方向上串行排列并彼此隔開(kāi)，每個(gè)浮板單元具有第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜。
[0016]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的一種優(yōu)選方案，所述浮板單元之間的間距相等。
[0017]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的一種優(yōu)選方案，所述浮板單元具有相等的摻雜濃度。
[0018]本發(fā)明還提供一種肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，包括步驟:
[0019]提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底表面形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層；
[0020]在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成若干個(gè)溝槽，并在所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)，所述浮板結(jié)構(gòu)與所述溝槽底部具有預(yù)設(shè)的間距；
[0021]在所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層，并在所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料；
[0022]在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面形成肖特基勢(shì)皇層。
[0023]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成若干個(gè)溝槽，并在所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)的方法包括:
[0024]在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層上形成第一介質(zhì)層，選擇性刻蝕所述第一介質(zhì)層及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層，在所述第一介質(zhì)層及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成溝槽；
[0025]以所述第一介質(zhì)層為保護(hù)層，在所述溝槽正下方且距離所述溝槽底部具有預(yù)設(shè)間距的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)注入第二導(dǎo)電類(lèi)型的離子，以形成所述浮板結(jié)構(gòu)；
[0026]去除所述第一介質(zhì)層。
[0027]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述方法進(jìn)一步包含:在所述溝槽正下方進(jìn)行多次能量不同的第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入，以形成所述浮板結(jié)構(gòu)，所述浮板結(jié)構(gòu)包含多個(gè)垂直方向上串行排列的浮板單元。
[0028]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法的一種優(yōu)選方案，通過(guò)設(shè)置所述多次離子注入的能量和劑量，使各浮板單元具有相同的摻雜濃度，浮板單元之間具有相等的間距。
[0029]作為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層，并在所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料的方法包括:
[0030]在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面及所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層；
[0031]在所述第二介質(zhì)層上淀積第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅作為導(dǎo)電材料，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅完全填滿(mǎn)所述溝槽或與位于所述溝槽底部的所述第二介質(zhì)層之間具有空洞；
[0032]采用刻蝕或化學(xué)機(jī)械平坦化方法去除所述溝槽外部的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶娃;
[0033]采用選擇性刻蝕方法去除所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面的所述第二介質(zhì)層，露出所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層的表面。
[0034]如上所述，本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)皇二極管及其制備方法，具有以下有益效果:本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管通過(guò)在溝槽正下方增設(shè)浮板結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即可以保證在肖特基勢(shì)皇二極管正向特性不發(fā)生明顯變化的前提下顯著提高其反向擊穿電壓；又可以通過(guò)使用電阻率更小的外延層來(lái)降低其正向壓降，從而使肖特基勢(shì)皇二極管的性能更加優(yōu)越。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的的肖特基勢(shì)皇二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2顯不為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇一■極管的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0037]圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管與現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線；其中#1為現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線，#2為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線。
[0038]圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管與現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線；其中#1為現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線，#2為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線。
[0039]圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法的流程示意圖。
[0040]圖6至圖15顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法在各步驟中所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖16顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的肖特基勢(shì)皇二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0043]10第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底
[0044]11第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層
[0045]12介質(zhì)層
[0046]13導(dǎo)電材料
[0047]14肖特基勢(shì)皇層
[0048]15正面電極
[0049]16背面電極
[0050]20第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底
[0051]21第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層
[0052]22第一介質(zhì)層
[0053]23第二介質(zhì)層
[0054]24導(dǎo)電材料
[0055]25溝槽
[0056]26浮板結(jié)構(gòu)
[0057]261浮板單元
[0058]27肖特基勢(shì)皇層
[0059]28正面電極
[0060]29背面電極
【具體實(shí)施方式】
[0061]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0062]請(qǐng)參閱圖2至圖16。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0063]實(shí)施例一
[0064]請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，所述肖特基勢(shì)皇二極管包括:
[0065]第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20 ；
[0066]第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21，位于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的表面；
[0067]若干個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，包括形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)的若干個(gè)溝槽25，形成于所述溝槽25內(nèi)表面的第二介質(zhì)層23，以及填充于所述溝槽25內(nèi)的導(dǎo)電材料24 ;
[0068]浮板結(jié)構(gòu)26，位于所述溝槽25正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)，且與所述溝槽25的底部具有預(yù)設(shè)的間距；
[0069]肖特基勢(shì)皇層27，形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的表面；
[0070]正面電極28，形成于所述肖特基勢(shì)皇層27表面；以及
[0071]背面電極29，形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20背面。
[0072]作為示例，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20、所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的材料為硅；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20為N型重?fù)诫s；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21為N型輕摻雜。具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的摻雜濃度范圍為1is?121/cm3，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的電阻率不大于0.0lohm-cm ;所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的摻雜濃度范圍為114?10 17/cm3，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的厚度為2μηι?50 μ m0
[0073]作為示例，所述溝槽結(jié)構(gòu)采用的所述導(dǎo)電材料24為N型摻雜的多晶硅，摻雜濃度范圍為112?10 1Vcm3;所述溝槽25的寬度和深度根據(jù)外延層厚度和濃度而定，在本實(shí)施例中，所述溝槽25的厚度為0.5 μ m?20 μ m ;所述第二介質(zhì)層23的材料為二氧化娃，所述第二介質(zhì)層23的厚度根據(jù)器件反向耐壓的要求而定。所述溝槽結(jié)構(gòu)可以降低器件表面的電場(chǎng)強(qiáng)度，使溝槽底部電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，保護(hù)器件表面，使器件可靠性增強(qiáng)。
[0074]作為示例，所述導(dǎo)電材料24可以完全填滿(mǎn)所述溝槽25或所述導(dǎo)電材料24與位于所述溝槽25底部的所述第二介質(zhì)層23之間具有空洞。
[0075]作為示例，所述浮板結(jié)構(gòu)26為具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的單一結(jié)構(gòu)，通過(guò)在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)進(jìn)行第二導(dǎo)電類(lèi)型的離子摻雜而形成。所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的離子為P型摻雜離子，所述浮板結(jié)構(gòu)26內(nèi)的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子的摻雜濃度范圍為I X 112?
IX 11Vcn^在所述溝槽25正下方增設(shè)所述浮板結(jié)構(gòu)26，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即可以保證在肖特基勢(shì)皇二極管正向特性不發(fā)生明顯變化的前提下顯著提高其反向擊穿電壓；又可以通過(guò)使用電阻率更小的外延層來(lái)降低其正向壓降，從而使肖特基勢(shì)皇二極管的性能更加優(yōu)越。
[0076]作為示例，所述肖特基勢(shì)皇層27為由T1、Pt、N1、Cr、W、Mo、Co中的至少一種金屬與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21在快速熱退火工藝下進(jìn)行反應(yīng)所形成的金屬硅化物。
[0077]作為示例，所述正面電極28包括AlSiCu/Ti/Ni/Ag等多層金屬膜，所述背面電極29包括Ti/Ni/Ag多層金屬膜。
[0078]請(qǐng)參閱圖3至圖4，圖3為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管與現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線；其中#1為現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線，#2為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的反向特性曲線；圖4為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管與現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線；其中#1為現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線，#2為本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性曲線。由圖3至圖4可知，本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管通過(guò)增設(shè)所述浮板結(jié)構(gòu)26，使得其本身的擊穿電壓明顯高于現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有所述浮板結(jié)構(gòu)26的肖特基勢(shì)皇二極管，且二者的漏電水平相當(dāng)，即本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管相較于現(xiàn)有技術(shù)中的肖特基勢(shì)皇二極管的正向特性沒(méi)有明顯變化。
[0079]請(qǐng)參閱圖5至圖15，本發(fā)明還提供一種肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，包括步驟:
[0080]S1:提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20表面形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21 ;
[0081]S2:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成若干個(gè)溝槽25，并在所述溝槽25正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)26，所述浮板結(jié)構(gòu)26與所述溝槽25底部具有預(yù)設(shè)的間距；
[0082]S3:在所述溝槽25內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層23，并在所述溝槽25內(nèi)填充導(dǎo)電材料 24 ；
[0083]S4:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面形成肖特基勢(shì)皇層27 ;
[0084]S5:在所述肖特基勢(shì)皇層27表面形成正面電極28 ；
[0085]S6:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20背面形成背面電極29。
[0086]執(zhí)行SI步驟，請(qǐng)參閱圖5中的SI步驟及圖6，提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20表面形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21。
[0087]作為不例，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20、第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的材料為娃；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20為N型重?fù)诫s；所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21為N型輕摻雜。具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的摻雜濃度范圍為1is?10 2Vcm3,所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的電阻率不大于0.0lohm-cm ;所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的摻雜濃度范圍為114?10 17/cm3，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的厚度為2 μπι?50 μπι。
[0088]執(zhí)行S2步驟，請(qǐng)參閱圖5中的S2步驟及圖7至圖9，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成若干個(gè)溝槽25，并在所述溝槽25正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)26，所述浮板結(jié)構(gòu)26與所述溝槽25底部具有預(yù)設(shè)的間距。
[0089]作為示例，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成若干個(gè)溝槽25，并在所述溝槽25正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)26的方法包括以下步驟:
[0090]S21:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21上生長(zhǎng)第一介質(zhì)層22，選擇性刻蝕所述第一介質(zhì)層22及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21，在所述第一介質(zhì)層22及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)形成溝槽25，如圖7所示；
[0091]S22:以所述第一介質(zhì)層22為保護(hù)層，在所述溝槽25正下方進(jìn)行多次能量不同的第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入，以形成所述浮板結(jié)構(gòu)26，如圖8所示；
[0092]S23:去除所述第一介質(zhì)層22，如圖9所示。
[0093]作為示例，所述第一介質(zhì)層22的材料為二氧化硅，所述第一介質(zhì)層22的厚度根據(jù)后續(xù)形成所述浮板結(jié)構(gòu)26時(shí)進(jìn)行離子注入的能量而定；所述溝槽25的寬度和深度根據(jù)外延層厚度和濃度而定，在本實(shí)施例中，所述溝槽25的深度為0.5 μπι?20 μπι。
[0094]需要說(shuō)明的是，所述溝槽25的形狀可以根據(jù)實(shí)際情況而定，所述溝槽25的形狀具體可為如本實(shí)施例中所示的直角U型，也可以為U型或其他形狀。
[0095]作為示例，通過(guò)設(shè)置所述多次離子注入的能量和劑量，使各所述浮板單元261具有相同的摻雜濃度，所述浮板單元261之間具有相等的間距。
[0096]作為示例，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型的離子為P型摻雜離子，注入能量為IKeV?IMeV，注入劑量為I X 112?1X10 ls/cm2，所述浮板結(jié)構(gòu)26內(nèi)的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型離子的摻雜濃度范圍為I X 112?I X 10 1Vcm^在所述溝槽25正下方增設(shè)所述浮板結(jié)構(gòu)26，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即可以保證在肖特基勢(shì)皇二極管正向特性不發(fā)生明顯變化的前提下顯著提高其反向擊穿電壓；又可以通過(guò)使用電阻率更小的外延層來(lái)降低其正向壓降，從而使肖特基勢(shì)皇二極管的性能更加優(yōu)越。
[0097]作為示例，采用刻蝕或化學(xué)機(jī)械平坦化方法去除所述第一介質(zhì)層22。
[0098]執(zhí)行S3步驟，請(qǐng)參閱圖5中的S3步驟及圖10至圖12，在所述溝槽25內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層23，并在所述溝槽25內(nèi)填充導(dǎo)電材料24。
[0099]作為示例，在所述溝槽25內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層23，并在所述溝槽25內(nèi)填充導(dǎo)電材料24的方法包括以下步驟:
[0100]S31:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面及所述溝槽25內(nèi)表面淀積或氧化生長(zhǎng)第二介質(zhì)層23，如圖10所示；
[0101]S32:在所述第二介質(zhì)層23上淀積第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅作為所述導(dǎo)電材料24，如圖11所示；
[0102]S33:采用刻蝕或化學(xué)機(jī)械平坦化方法去除所述溝槽25外部的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶娃；
[0103]S34:采用選擇性刻蝕方法去除所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面的所述第二介質(zhì)層23，露出所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21的表面，如圖12所示。
[0104]作為示例，所述第二介質(zhì)層23的材料為二氧化硅層，所述第二介質(zhì)層23的厚度根據(jù)器件反向耐壓的要求而定。所述導(dǎo)電材料24為N型摻雜的多晶硅，摻雜濃度范圍為112?10 1Vcm3;根據(jù)所述導(dǎo)電材料24形成工藝條件的不同，所述導(dǎo)電材料24可以完全填滿(mǎn)所述溝槽25或所述導(dǎo)電材料24與位于所述溝槽25底部的所述第二介質(zhì)層23之間具有空洞。所述溝槽結(jié)構(gòu)可以降低器件表面的電場(chǎng)強(qiáng)度，使溝槽底部電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，保護(hù)器件表面，使器件可靠性增強(qiáng)。
[0105]需要說(shuō)明的是，在去除所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面的所述第二介質(zhì)層23之后，還包括一對(duì)所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面進(jìn)行清洗的步驟，以獲得表面光潔的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21。
[0106]執(zhí)行S4步驟，請(qǐng)參閱圖5中的S4步驟及圖13，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面形成肖特基勢(shì)皇層27。
[0107]作為示例，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21表面形成肖特基勢(shì)皇層27的方法包括以下步驟:
[0108]S41:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21上表面淀積肖特基金屬層；
[0109]S42:采用快速熱退火工藝使所述肖特基金屬層27與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21反應(yīng)形成金屬硅化物，所述金屬硅化物即為所述肖特基勢(shì)皇層27。
[0110]作為示例，所述肖特基金屬層可包含11、？1祖、(>、1、10、(:0中的至少一種金屬；所述肖特基勢(shì)皇層27為由T1、Pt、N1、Cr、W、Mo、Co中的至少一種金屬與所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21在快速熱退火工藝下進(jìn)行反應(yīng)所形成的金屬硅化物。
[0111]執(zhí)行S5步驟，請(qǐng)參閱圖5中的S5步驟及圖14，在所述肖特基勢(shì)皇層27表面形成正面電極28。
[0112]作為示例，在所述肖特基勢(shì)皇層27上淀積單層或多層金屬膜作為所述正面電極28 ;優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述正面電極28包括AlSiCu/Ti/Ni/Ag等多層金屬膜。
[0113]需要說(shuō)明的是，在所述肖特基勢(shì)皇層27表面形成所述電極28之后，還包括以下步驟:
[0114]采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述正面電極28包括的金屬膜進(jìn)行選擇性刻蝕，形成所述正面電極28的圖形；
[0115]在圖形化的所述正面電極28上淀積保護(hù)介質(zhì)層，并利用光刻刻蝕工藝對(duì)所述保護(hù)介質(zhì)層進(jìn)行選擇性刻蝕，形成所述正面電極28的引線窗口圖形。
[0116]執(zhí)行S6步驟，請(qǐng)參閱圖5中的S6步驟及圖15，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20背面形成背面電極29。
[0117]作為示例，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20背面形成背面電極29的具體方法為:采用化學(xué)機(jī)械拋光等工藝將所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20進(jìn)行背面減薄，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底20的背面淀積Ti/Ni/Ag多層金屬膜，將所述Ti/Ni/Ag多層金屬膜進(jìn)行合金化處理形成所述背面淀積29。
[0118]實(shí)施例二
[0119]請(qǐng)參閱圖16，本實(shí)施例還提供一種肖特基勢(shì)皇二極管，本實(shí)施例中所述的肖特基勢(shì)皇二極管與實(shí)施例一中所述的肖特基勢(shì)皇二極管的結(jié)構(gòu)基本相同，具體可參閱實(shí)施例一，二者的區(qū)別在于:本實(shí)施例中所述的肖特基勢(shì)皇二極管中的所述浮板結(jié)構(gòu)26包含有多個(gè)浮板單元261，所述多個(gè)浮板單元261在垂直方向上串行排列并彼此隔開(kāi)，每個(gè)所述浮板單元261均具有第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜。即在每個(gè)所述溝槽25正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層21內(nèi)均包含多個(gè)縱向間隔排列的所述浮板單元261。所述浮板單元261之間的間距相等，且所述浮板單元261具有相等的摻雜濃度。
[0120]本實(shí)施例中所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法與實(shí)施例一中所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法相同，具體可參閱實(shí)施例一，這里不再累述。
[0121]如上所述，本發(fā)明提供一種肖特基勢(shì)皇二極管及其制備方法，本發(fā)明的肖特基勢(shì)皇二極管通過(guò)在溝槽正下方增設(shè)浮板結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，即可以保證在肖特基勢(shì)皇二極管正向特性不發(fā)生明顯變化的前提下顯著提高其反向擊穿電壓；又可以通過(guò)使用電阻率更小的外延層來(lái)降低其正向壓降，從而使肖特基勢(shì)皇二極管的性能更加優(yōu)越。
[0122]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明，例如，本發(fā)明也可以采用三外延層或多外延層。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于，所述肖特基勢(shì)皇二極管包括: 第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底； 第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層，位于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底的表面； 若干個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，包括形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)的若干個(gè)溝槽，形成于所述溝槽內(nèi)表面的第二介質(zhì)層，以及填充于所述溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料； 浮板結(jié)構(gòu)，位于所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)，且與所述溝槽的底部具有預(yù)設(shè)的間距； 肖特基勢(shì)皇層，形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層的表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于:所述導(dǎo)電材料完全填滿(mǎn)所述溝槽或與位于所述溝槽底部的所述第二介質(zhì)層之間具有空洞。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于:所述浮板結(jié)構(gòu)為具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的單一結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于:所述浮板結(jié)構(gòu)包含有多個(gè)浮板單元，所述多個(gè)浮板單元在垂直方向上串行排列并彼此隔開(kāi)，每個(gè)浮板單元具有第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于:所述浮板單元之間的間距相等。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的肖特基勢(shì)皇二極管，其特征在于:所述浮板單元具有相等的摻雜濃度。7.一種肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，其特征在于，包括步驟: 提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底表面形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層； 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成若干個(gè)溝槽，并在所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)，所述浮板結(jié)構(gòu)與所述溝槽底部具有預(yù)設(shè)的間距； 在所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層，并在所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料； 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面形成肖特基勢(shì)皇層。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，其特征在于:在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成若干個(gè)溝槽，并在所述溝槽正下方的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成浮板結(jié)構(gòu)的方法包括: 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層上形成第一介質(zhì)層，選擇性刻蝕所述第一介質(zhì)層及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層，在所述第一介質(zhì)層及所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)形成溝槽；以所述第一介質(zhì)層為保護(hù)層，在所述溝槽正下方且距離所述溝槽底部具有預(yù)設(shè)間距的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層內(nèi)注入第二導(dǎo)電類(lèi)型的離子，以形成所述浮板結(jié)構(gòu)； 去除所述第一介質(zhì)層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包含:在所述溝槽正下方進(jìn)行多次能量不同的第二導(dǎo)電類(lèi)型離子注入，以形成所述浮板結(jié)構(gòu)，所述浮板結(jié)構(gòu)包含多個(gè)垂直方向上串行排列的浮板單元。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，其特征在于，通過(guò)設(shè)置所述多次離子注入的能量和劑量，使各浮板單元具有相同的摻雜濃度，浮板單元之間具有相等的間距。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的肖特基勢(shì)皇二極管的制備方法，其特征在于:在所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層，并在所述溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料的方法包括: 在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面及所述溝槽內(nèi)表面形成第二介質(zhì)層； 在所述第二介質(zhì)層上淀積第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅作為導(dǎo)電材料，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅完全填滿(mǎn)所述溝槽或與位于所述溝槽底部的所述第二介質(zhì)層之間具有空洞； 采用刻蝕或化學(xué)機(jī)械平坦化方法去除所述溝槽外部的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的多晶硅；采用選擇性刻蝕方法去除所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層表面的所述第二介質(zhì)層，露出所述第一導(dǎo)電類(lèi)型的外延層的表面。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK106033781SQ201510114567
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月16日
【發(fā)明人】郭涵, 鄭晨焱, 張小辛
【申請(qǐng)人】中航（重慶）微電子有限公司