肖特基二极管的加工方法和肖特基二极管与流程

本发明涉及半导体加工技术领域，具体而言，涉及一种肖特基二极管的加工方法和一种肖特基二极管。

背景技术：

目前，GaN(氮化镓)基的肖特基二极管具有开关速度快、场强高和热学特性好等优点，在功率整流器市场有很好的发展前景。

相关技术中，如图1所示，肖特基二极管的基本结构包括：衬底101、氮化镓层102、氮镓铝层103、绝缘层104和金属层(图中105和106所示)，为了解决肖特基反向漏电严重的问题，CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，补偿金属氧化物半导体)工艺被应用于小线宽、高精度的晶体管的批量生产，例如采用CMOS工艺制备肖特基结终端等，可以在减小肖特基二极管的尺寸的同时，在一定程度上减小反向漏电，但是，采用CMOS工艺等先进工艺技术仍无法实现极低的漏电流，造成肖特基二极管的可靠性差。

因此，如何设计一种新的肖特基二极管的加工方法的方案以获取低漏电、低成本的肖特基二极管成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种肖特基二极管的加工方法和一种肖特基二极管，在保证工艺兼容于CMOS工艺的同时，有效地降低了肖特基二极管的反向漏电，提升了肖特基二极管的器件可靠性。

实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提供了一种肖特基二极管的加工方法，包括：在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓 铝层和复合绝缘层，所述复合绝缘层包括层叠的第一绝缘层和第二绝缘层；去除所述氮化镓层的阴极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阴极区域的第一接触孔；去除所述氮化镓层的阳极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阳极区域的第二接触孔，其中，所述第一绝缘层对应的第二接触孔的孔径大于所述第二绝缘层对应的第二接触孔的孔径；在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作。

在该技术方案中，通过形成阴极区域上方的第一接触孔以及阳极区域上方的第二接触孔，且第二接触孔呈倒台阶排布，形成了有金属、复合绝缘层和氮镓铝层构成的阳极电极，尤其是复合绝缘层的改进，在肖特基二极管关断时，复合绝缘层的凸出部分保证了器件的快速关断，同时保证了肖特基二极管的低导通特性，提升了肖特基二极管的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓铝层和复合绝缘层，包括以下具体步骤：在所述半导体基底的正面依次形成所述氮化镓层和所述氮镓铝层后，采用化学气相淀积工艺在所述氮镓铝层上方形成所述第一绝缘层，其中，所述第一绝缘层为氮化硅层。

在该技术方案中，通过形成第一绝缘层，实现了肖特基二极管的阴极区域和阳极区域之间的隔离，从而保证了肖特基二极管的电学可靠性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓铝层和复合绝缘层，还包括以下具体步骤：在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，其中，所述无机氧化层包括氧化硅层，所述有机氧化层包括硅酸四乙酯层。

在该技术方案中，通过形成第二绝缘层，进一步地保证了阴极区域和阳极区域之间的隔离，也即在第一绝缘层较疏松时，通过增加第二绝缘层，来对第一绝缘层的结构缺陷进行补偿，采用热氧化工艺和/或硅酸四乙酯淀积技术来形成致密的氧化膜。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，包括以下具体步骤：采用热氧化工艺在所述第一绝缘层上形成所述 氧化层。

在该技术方案中，通过热氧化工艺在第一绝缘层上形成氧化层，提升了绝缘层的可靠性，降低了绝缘层失效造成肖特基二极管的故障的可能性。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，还包括以下具体步骤：采用化学气相淀积工艺在所述第一绝缘层上形成所述氧化层。

在该技术方案中，通过化学气相淀积工艺在第一绝缘层上形成氧化层，在保证绝缘层的可靠性的同时，不额外提高工艺成本，更适合肖特基二极管的批量生产。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，还包括以下具体步骤：采用低压四硅酸乙酯淀积工艺在所述第一绝缘层上形成所述四硅酸乙酯层。

在该技术方案中，通过低压四硅酸乙酯淀积工艺制备四硅酸乙酯层，保证了绝缘层的致密性，同时，保证了绝缘层的均一性好，应力小。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作，包括以下具体步骤：采用金属溅射工艺、蒸镀工艺和电镀工艺中的一种工艺或多种工艺的任意组合，在所述第一接触孔中形成所述阴极区域的阴极电极。

在该技术方案中，通过在第一接触孔和第二接触孔形成金属电极，确保了将肖特基二极管集成于应用级电路的硬件基础。

在上述技术方案中，优选地，去除所述氮化镓层的阳极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阳极区域的第二接触孔，还包括以下具体步骤：在形成所述阴极电极后，采用刻蚀工艺对所述第二绝缘层进行图形化处理，以形成第二绝缘层掩膜；在形成所述第二绝缘层掩膜后，对所述第一绝缘层进行光刻处理和刻蚀处理，以形成所述第二接触孔，其中，所述第二绝缘层掩膜的横截面积小于经过刻蚀的第一绝缘层的 横截面积，将经过刻蚀的第一绝缘层中且未被所述第二绝缘层掩膜覆盖的区域作为附加电极区域。

在该技术方案中，通过形成附加电极区域，提升了肖特基二极管的关断控制能力，提高了肖特基二极管的器件可靠性，同时不额外增加工艺成本，有利于将低反向漏电、低导通电压的肖特基二极管进行推广应用。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作，还包括以下具体步骤：采用金属溅射工艺、蒸镀工艺和电镀工艺中的一种工艺或多种工艺的任意组合，在所述第二接触孔中形成所述阴极区域的阴极区域电极，其中，所述阴极区域电极、所述附加电极区域的电极和所述阴极区域对应的氮镓铝层共同构成了所述肖特基二极管的阳极电极。

在该技术方案中，通过形成阴极电极和阳极电极，形成了肖特基二极管的硬件基础，保证了肖特基二极管实现其开关控制功能。

根据本发明的第二方面，还提出了一种肖特基二极管，采用如上述技术方案中的任一项所述的肖特基二极管的加工方法制作而成。

通过以上技术方案，提高了肖特基二极管的器件可靠性，同时不额外增加工艺成本，有利于将低反向漏电、低导通电压的肖特基二极管进行推广应用。

附图说明

图1示出了相关技术中肖特基二极管的剖面示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的肖特基二极管的加工方法的示意流程图；

图3至图7示出了根据本发明的实施例的肖特基二极管的加工过程的剖面示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不 冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图2示出了根据本发明的实施例的肖特基二极管的加工方法的示意流程图。

如图2所示，根据本发明的实施例的肖特基二极管的加工方法，包括：步骤S1，在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓铝层和复合绝缘层，所述复合绝缘层包括层叠的第一绝缘层和第二绝缘层；步骤S2，去除所述氮化镓层的阴极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阴极区域的第一接触孔；步骤S3，去除所述氮化镓层的阳极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阳极区域的第二接触孔，其中，所述第一绝缘层对应的第二接触孔的孔径大于所述第二绝缘层对应的第二接触孔的孔径；步骤S4，在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作。

在该技术方案中，通过形成阴极区域上方的第一接触孔以及阳极区域上方的第二接触孔，且第二接触孔呈倒台阶排布，形成了有金属、复合绝缘层和氮镓铝层构成的阳极电极，尤其是复合绝缘层的改进，在肖特基二极管关断时，复合绝缘层的凸出部分保证了器件的快速关断，同时保证了肖特基二极管的低导通特性，提升了肖特基二极管的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓铝层和复合绝缘层，包括以下具体步骤：步骤S11，在所述半导体基底的正面依次形成所述氮化镓层和所述氮镓铝层后，采用化学气相淀积工艺在所述氮镓铝层上方形成所述第一绝缘层，其中，所述第一绝缘层为氮化硅层。

在该技术方案中，通过形成第一绝缘层，实现了肖特基二极管的阴极区域和阳极区域之间的隔离，从而保证了肖特基二极管的电学可靠性。

在上述技术方案中，优选地，还包括：在形成有氮化镓层的基底的正面依次形成氮镓铝层和复合绝缘层，还包括以下具体步骤：步骤S12，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层 和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，其中，所述无机氧化层包括氧化硅层，所述有机氧化层包括硅酸四乙酯层。

在该技术方案中，通过形成第二绝缘层，进一步地保证了阴极区域和阳极区域之间的隔离，也即在第一绝缘层较疏松时，通过增加第二绝缘层，来对第一绝缘层的结构缺陷进行补偿，采用热氧化工艺和/或硅酸四乙酯淀积技术来形成致密的氧化膜。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，包括以下具体步骤：步骤S121，采用热氧化工艺在所述第一绝缘层上形成所述氧化层。

在该技术方案中，通过热氧化工艺在第一绝缘层上形成氧化层，提升了绝缘层的可靠性，降低了绝缘层失效造成肖特基二极管的故障的可能性。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，还包括以下具体步骤：步骤122，采用化学气相淀积工艺在所述第一绝缘层上形成所述氧化层。

在该技术方案中，通过化学气相淀积工艺在第一绝缘层上形成氧化层，在保证绝缘层的可靠性的同时，不额外提高工艺成本，更适合肖特基二极管的批量生产。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一绝缘层上形成有机氧化层和/或无机氧化层，以所述有机氧化层和/或所述无机氧化层作为所述第二绝缘层，还包括以下具体步骤：步骤S123，采用低压四硅酸乙酯淀积工艺在所述第一绝缘层上形成所述四硅酸乙酯层。

在该技术方案中，通过低压四硅酸乙酯淀积工艺制备四硅酸乙酯层，保证了绝缘层的致密性，同时，保证了绝缘层的均一性好，应力小。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作，包括以下具体步骤：步骤S41，采用金属溅射工艺、蒸镀工艺和电镀工艺中的一种工艺或多种工艺 的任意组合，在所述第一接触孔中形成所述阴极区域的阴极电极。

在该技术方案中，通过在第一接触孔和第二接触孔形成金属电极，确保了将肖特基二极管集成于应用级电路的硬件基础。

在上述技术方案中，优选地，去除所述氮化镓层的阳极区域上方对应的复合绝缘层，以形成暴露出所述氮化镓层的阳极区域的第二接触孔，还包括以下具体步骤：步骤S31，在形成所述阴极电极后，采用刻蚀工艺对所述第二绝缘层进行图形化处理，以形成第二绝缘层掩膜；步骤S32，在形成所述第二绝缘层掩膜后，对所述第一绝缘层进行光刻处理和刻蚀处理，以形成所述第二接触孔，其中，所述第二绝缘层掩膜的横截面积小于经过刻蚀的第一绝缘层的横截面积，将经过刻蚀的第一绝缘层中且未被所述第二绝缘层掩膜覆盖的区域作为附加电极区域。

在该技术方案中，通过形成附加电极区域，提升了肖特基二极管的关断控制能力，提高了肖特基二极管的器件可靠性，同时不额外增加工艺成本，有利于将低反向漏电、低导通电压的肖特基二极管进行推广应用。

在上述技术方案中，优选地，在所述第一接触孔和所述第二接触孔形成金属电极，以完成所述肖特基二极管的制作，还包括以下具体步骤：采用金属溅射工艺、蒸镀工艺和电镀工艺中的一种工艺或多种工艺的任意组合，在所述第二接触孔中形成所述阴极区域的阴极区域电极，其中，所述阴极区域电极、所述附加电极区域的电极和所述阴极区域对应的氮镓铝层共同构成了所述肖特基二极管的阳极电极。

在该技术方案中，通过形成阴极电极和阳极电极，形成了肖特基二极管的硬件基础，保证了肖特基二极管实现其开关控制功能。

下面结合图3至图7对根据本发明的肖特基二极管的加工过程进行具体说明，其中，图3至图7中附图标记及对应的结构名称为：101基底，102氮化镓，103氮镓铝层，104第一绝缘层，105第二绝缘层，106阴极电极，107阳极电极。

如图3所示，在基底101上形成氮化镓层102后，在氮化镓层102上依次形成氮镓铝层103。

如图4所示，在氮镓铝层103上形成复合绝缘层(第一绝缘层104和第二绝缘层105)。

如图5和图6所示，刻蚀肖特基二极管的阴极区域对应的复合绝缘层，以形成第一接触孔，并在第一接触孔中形成阴极电极。

如图7所示，刻蚀肖特基二极管的阳极区域对应的复合绝缘层，以形成第二接触孔，并在第二接触孔中形成金属电极107和附加电极，也即台阶结构108，其中，金属电极107、附加电极108和氮镓铝层103共同构成了肖特基二极管的阳极。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种肖特基二极管的加工方法和一种肖特基二极管，提高了肖特基二极管的器件可靠性，同时不额外增加工艺成本，有利于将低反向漏电、低导通电压的肖特基二极管进行推广应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。