专利名称：肖特基二极管结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种肖特基二极管结构，尤指一种于沟槽中结合至少一层半导体高浓度掺杂层，以形成超级接面效应，具备顺向导通电阻低及逆向漏电流低的肖特基二极管。
背景技术：
现有肖特基二极管为一种导通电压降较低、允许高速切换的二极管，是利用萧特基势鱼(Schottky Barrier)特性而产生的电子组件，肖特基二极管是利用金属-半导体接面作为肖特基势垒，以产生整流的效果，肖特基势垒的特性使得肖特基二极管的导通电压降较低，而且可以提高切换的速度，而广泛被使用于如交换式电源供应器、通讯设备等需高速开关切换的场合中，但肖特基二极管最大的缺点是其反向偏压较低，像使用硅及金属为材料的肖特基二极管，其反向偏压额定耐压较低，且反向漏电流不但较大，而且会随着温度升高而增加到提高，可能会造成温升失控的问题，致使肖特基二极管于实际使用时的反向偏压必需限制比其额定值小很多，而让肖特基二极管的应用受到限制。或有萌生改进之，在肖特基二极管结构中加入沟槽结构，以期改善上述的反向偏压高、反向漏电流高的问题，诸如中国台湾省专利公报第1232590号「沟渠肖特基势垒式二极管」发明专利案，则揭示典型现有的沟槽式肖特基二极管结构，但该沟槽内部外层形成氧化层，并于氧化层内填充以多晶硅，虽可改善沟槽边缘生成不良的鸟嘴效应，但漏电流仍有可能沿着氧化层边缘逆流，且顺向阻抗并没有降低，对于热损温升的情况，也没有有效的改善，另外，反向偏压偏的电压值偏低，也没显著改善。另外，如中国专利第ZL02811144. 3号「沟槽肖特基整流器」发明专利案、第 ZL02810570. 2号「双掩模沟槽肖特基整流器及其制造方法」发明专利案、美国发明专利第 6426542号「SCHOTTKY DIODE WITH DIELECTRIC TRENCH」发明专利案也有类似的沟槽设计， 同样也会产生上述前案的顺向阻抗未有效降低、热损温升未改善及逆向漏电流无法有效降低、逆向偏压的电压值偏低受限制等问题，且该前案中的制程相当繁复，需要使用至少二种光罩分别进行蚀刻处理，制造成本偏高，不符经济效益，而不利于产业利用。上述现有肖特基二极管的沟槽结构，由于结构复杂，制造成本高，且仍存在顺向阻抗未有效降低、热损温升未改善及逆向漏电流无法有效降低、逆向电压值偏低受限制的问题与缺点。
实用新型内容本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种肖特基二极管结构，其制造成本低，且在顺向偏压时阻抗低，可有效降低热损，并使逆向偏压时的逆向漏电流降低与有较高的逆向偏压电压值，使其应用不受太多限制。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种肖特基二极管结构，包含一半导体基层、一磊晶层、至少一高浓度掺杂层、一介电层、多晶硅层及一导体层，其中，该半导体基层为阴极端，磊晶层结合于半导体基层之
上，该磊晶层上蚀刻形成数个沟槽，该高浓度掺杂层为高浓度半导体掺杂区块，结合于沟槽
的外围，使该高浓度掺杂层表面邻接该磊晶层，该介电层结合于高浓度掺杂层内面，该多晶
硅层结合于介电层内面，该导体层结合于磊晶层及各沟槽上端，以使该导体层形成阳极端，
以借由该高浓度掺杂层使该半导体基层阴极端与导体层的阳极端于顺向偏压状态下，降低
顺向导通阻抗，以及，借由该高浓度掺杂层所形成的超级接面结构效应，使半导体基层阴极
端与导体层的阳极端于逆向偏压状态下，可降低其逆向漏电流及具有较高的逆向偏压值。
〔0009〕 前述的肖特基二极管结构，其中半导体基层为贴基材。
〔0010〕 前述的肖特基二极管结构，其中磊晶层为低浓度掺杂化磊晶。
〔0011〕 前述的肖特基二极管结构，其中高浓度掺杂层为高浓度？―半导体掺杂区块。
〔0012〕 前述的肖特基二极管结构，其中介电层为氧化硅。
〔0013〕 前述的肖特基二极管结构，其中导体层为钛。
〔0014〕 前述的肖特基二极管结构，其中导体层为钼。
〔0015〕 本实用新型肖特基二极管结构的功效，在于借由该高浓度掺杂层结合于该沟槽的 最外层，使半导体基层阴极端与导体层的阳极端处于顺向偏压情况下，可以提供顺向导通 低阻抗作用，以及，有效降低热损温升，并于半导体基层阴极端与导体层的阳极端处于逆向 偏压情况下，由该高浓度掺杂层与半导体基层、磊晶层、介电层、多晶硅层及导体层间形成 如同超级接面的效应，让逆向漏电流大幅降低。
〔0016〕 本实用新型的有益效果是，其制造成本低，且在顺向偏压时阻抗低，可有效降低热 损，并使逆向偏压时的逆向漏电流降低与有较高的逆向偏压电压值，使其应用不受太多限 制。
〔0017〕
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
〔0018〕 图1为本实用新型的肖特基二极管结构的第一实施例〔0019〕 图2为本实用新型的肖特基二极管结构的较佳应用例〔0020〕 图3为图2所示的剖视图，其中，显示该导体层与半导体基层于逆向偏压操作状
态；
〔0021〕 图4为本实用新型的肖特基二极管结构的第二实施例〔0022〕 图5为本实用新型的肖特基二极管结构的第二实施例〔0023〕 图6为本实用新型的肖特基二极管结构于顺向偏压状态的实际测试曲线〔0024〕 图7为本实用新型的肖特基二极管结构于逆向偏压状态的实际测试曲线〔0025〕 图8为本实用新型的肖特基二极管结构于顺向偏压状态的各沟槽的高浓度掺杂
层，于顺向偏压所产生的空间电荷分布图。
^00263 图中标号说明
^00273 100肖特基二极管结构10半导体基层
〔0028〕 20磊晶层30沟槽
〔0029〕 40高浓度掺杂层50介电层
^0030^ 60多晶硅层70导体层具体实施方式
请参阅图I所示，为本实用新型肖特基二极管结构100的第一实施例，其中，该肖特基二极管结构100包括一半导体基层10，该半导体基层10为N+基材，作为阴极端，一磊晶层20，为低浓度掺杂N-磊晶结合于半导体基层10之上，该磊晶层20上蚀刻形成数个沟槽30，该沟槽30的形状不限，在第一实施例中，以矩形槽为例。至少一高浓度掺杂层40为高浓度P+半导体掺杂区块，结合于该沟槽30的外围， 使该高浓度掺杂层40表面邻接该磊晶层20。—介电层50结合于高浓度掺杂层40内面,该介电层50为氧化物构成,如以氧化娃(SiO2)构成。—多晶娃层60结合于介电层50内面。一导体层70结合于磊晶层20及各沟槽30上端，并结合该磊晶层20中的各沟槽 30的高浓度掺杂层40、介电层50及多晶硅层60上端，以使该导体层70形成阳极端，该导体层70为肖特基屏障金属(Schottky metal),可以是钛(Ti)、钼(Pt)等金属,借由派镀方式结合于磊晶层20及各沟槽30的高浓度掺杂层40、介电层50及多晶硅层60上端。请再配合图2所示，为本实用新型肖特基二极管结构100的较佳应用例，其中，显示该导体层70与半导体基层10处于顺向偏压的操作状态，此时，借由该P+的高浓度掺杂层40，提供顺向电流另一低阻抗导通路径(如图2中的各箭头方向所示)，使该整体顺向偏压的阻抗有效降低，并借以让热损降低，避免热失控的现象，以确保组件整体的可靠度。请再参阅图3所示，显示本实用新型肖特基二极管结构100中的导体层70与半导体基层10处于逆向偏压的操作状态，该高浓度掺杂层40与半导体基层10、磊晶层20、介电层50、多晶硅层60及导体层70间形成如同超级接面的效应，而可大幅降低其逆向漏电流及具有较高的逆向偏压值。请再配合图4及图5所示，分别为本实用新型肖特基二极管结构100的第二实施例及第三实施例，其中，图4显示该沟槽30的形状为弹头形状；该图5中显示该沟槽30的形状为梯形，同样可达到上述导体层70与半导体基层10处于顺向偏压的操作状态，使该整体顺向偏压的阻抗有效降低，并借以让热损降低，以及，逆向偏压时，可大幅降低其逆向漏电流与具有较高的逆向偏压值等功效。请再参阅图6及图7所示，为本实用新型肖特基二极管结构100于顺向偏压及逆向偏压的测试曲线图，其中，该图6及图7的坐标纵轴为电流I，单位为安培/微米，坐标横轴为电压V，单位为伏特，由该图6中显示，代表本实用新型肖特基二极管结构100的第一曲线SI，以及，对照组的现有具沟槽但不具高浓度掺杂层40的肖特基二极管的第二曲线S2， 两者之间相较下，可明显看出本实用新型肖特基二极管结构100的第一曲线SI的顺向阻抗较低，且热损亦较小；另外，图7显示逆偏状态下，代表本实用新型肖特基二极管结构100的第三曲线S3，以及，对照组的现有具沟槽但不具高浓度掺杂层40的肖特基二极管的第二曲线S4，两者之间相较下，可明显看出本实用新型肖特基二极管结构100于逆偏状态下，该第三曲线S3的逆向漏电流值较低，且具有较高的逆向偏压值。请再配合图8所示，为本实用新型肖特基二极管结构100中的各沟槽30的高浓度掺杂层40，于顺向偏压所产生的空间电荷分布情形，其中，可以明显看出各沟槽30的高浓度掺杂层40外部附近明显产生两个高密度电荷区S5及S6，更进一步印证本实用新型肖特基二极管结构100在顺向偏压状态下，具有较低的顺向阻抗与低热损的优点与功效。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种肖特基二极管结构，其特征在于，包括一半导体基层，作为阴极端；一磊晶层，为结于半导体基层之上，该磊晶层上蚀刻形成数个沟槽；至少一高浓度掺杂层，为高浓度半导体掺杂区块，结合于该沟槽的外围，使该高浓度掺杂层表面邻接该嘉晶层；一介电层，结合于高浓度掺杂层内面；一多晶娃层，结合于介电层内面；一导体层，结合于磊晶层及各沟槽上端，并结合该磊晶层中各沟槽的高浓度掺杂层、介电层及多晶硅层上端，以使该导体层形成阳极端。
2.根据权利要求I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述半导体基层为N+基材。
3.根据权利要求I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述磊晶层为低浓度掺杂 N-嘉晶。
4.根据权利要求I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述高浓度掺杂层为高浓度P+半导体掺杂区块。
5.根据权利要求
6.根据权利要求
7.根据权利要求I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述介电层为氧化硅。 I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述导体层为钛。I所述的肖特基二极管结构，其特征在于，所述导体层为钼。
专利摘要一种肖特基二极管结构，包括一半导体基层，作为阴极端；一磊晶层，为结于半导体基层之上，该磊晶层上蚀刻形成数个沟槽；至少一高浓度掺杂层，为高浓度半导体掺杂区块，结合于该沟槽的外围，使该高浓度掺杂层表面邻接该磊晶层；一介电层，结合于高浓度掺杂层内面；一多晶硅层，结合于介电层内面；一导体层，结合于磊晶层及各沟槽上端，并结合该磊晶层中各沟槽的高浓度掺杂层、介电层及多晶硅层上端，以使该导体层形成阳极端。本实用新型制造成本低，且在顺向偏压时阻抗低，可有效降低热损，并使逆向偏压时的逆向漏电流降低与有较高的逆向偏压电压值，使其应用不受太多限制。
文档编号H01L29/872GK202307900SQ201120386508
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月12日 优先权日2010年12月17日
发明者李永忠, 潘宗铭 申请人:台湾半导体股份有限公司