一种横向肖特基二极管及其制作方法与流程

本发明涉及一种半导体器件，具体但不限于一种横向肖特基二极管及其制作方法。

背景技术：

肖特基二极管由于其较低的正向导通压降和较快的开关速度等特点被广泛应用，典型的肖特基二极管结构为如图1所示的纵向肖特基二极管结构，具有p型衬底、n型掩埋层、漂移区、p型保护环01、n型阱区、阳极a和阴极c等区域。为了获得更高的反向击穿电压，漂移区的厚度要增加，这就需要增加外延层厚度，增加了器件的成本，另外，外延层的厚度也不能无限增加，同时，p型保护环01周围的掺杂浓度要变得更低以实现更高的击穿电压，但是过低的掺杂浓度会导致表面肖特基接触与n型掩埋层之间的连接变弱而影响器件的正向导通性能，因此，由于这些自身结构的局限，纵向肖特基二极管的反向击穿电压往往达不到80v。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的一个或多个技术问题，本发明提出一种横向肖特基二极管及其控制方法。

根据本发明实施例的一种横向肖特基二极管，包括：具有第一掺杂类型的衬底；具有第二掺杂类型的第一埋层；阳极；阴极；以及外延层，所述外延层包括：具有第二掺杂类型的电流区；具有第二掺杂类型的第一阱区和第二阱区，所述第一阱区与阳极连接，所述第二阱区与阴极连接，当二极管正向导通时，电流可以经所述第一阱区、所述电流区和所述第二阱区流通；形成在第一阱区内的具有第一掺杂类型的保护环；具有第一掺杂类型的第三阱区，所述第三阱区形成于电流区上方且与第一阱区毗邻，所述第三阱区与所述保护环接触且掺杂浓度低于所述保护环的掺杂浓度；漂移区，位于第二阱区和第三阱区之间，且位于电流区上方，增加漂移区的长度可以提高所述肖特基二极管的反向击穿电压；以及形成在第二阱区内的具有第二掺杂类型的阴极接触区。

根据本发明实施例的一种制作横向肖特基二极管的方法，包括：在具有第一掺杂类型的衬底上形成具有第二掺杂类型的第一埋层；在衬底上形成具有第二掺杂类型的外延层；在外延层内形成具有第二掺杂类型的电流区；在外延层内形成具有第二掺杂类型的第一阱区和第二阱区，当二极管正向导通时，电流经第一阱区、电流区和第二阱区流通；在外延层内形成与第一阱区毗邻且不与第二埋层接触的具有第一掺杂类型的第三阱区；在第一阱区内形成与第三阱区毗邻且具有第一掺杂类型的保护环，所述保护环的掺杂浓度高于第三阱区的掺杂浓度；在第二阱区内形成具有第二掺杂类型的阴极接触区；形成阳极，所述阳极与第一阱区连接；以及形成阴极，所述阴极与阴极接触区连接；其中所述第三阱区和第二阱区之间的区域为漂移区，所述肖特基二极管的反向击穿横向发生在第三阱区、漂移区和第二阱区中。

根据本发明实施例的一种横向肖特基二极管，包括：具有第一掺杂类型的衬底；形成在衬底上的具有第二掺杂类型的第一埋层；形成在衬底上方的外延层；形成在外延层内具有第二掺杂类型的电流区，所述电流区位于第一埋层上方；形成在外延层内的具有第一掺杂类型的第二埋层，所述第二埋层与电流区毗邻；具有第二掺杂类型的第一阱区和第二阱区，所述第一阱区和第二阱区不接触，所述第一阱区形成于第二埋层上方且与电流区接触，所述第二阱区形成于电流区上方，所述第一阱区和第二阱区的掺杂浓度高于电流区的掺杂浓度；形成在第一阱区内的具有第一掺杂类型的保护环；具有第一掺杂类型的第三阱区，所述第三阱区与第一阱区毗邻，形成于电流区上方且与第二埋层不接触，所述第三阱区的掺杂浓度低于所述保护环的掺杂浓度；形成在第二阱区内的具有第二掺杂类型的阴极接触区；阳极金属，部分形成在第一阱区上，部分形成在保护环上；以及形成在阴极接触区上方的阴极金属；其中所述第二阱区和第三阱区之间的区域为漂移区，所述漂移区位于电流区上方，增加漂移区的长度可以提高所述肖特基二极管的反向击穿电压。

根据本发明实施例的横向肖特基二极管及其制作方法可以实现更高的反向击穿电压。

附图说明

图1示意性地示出了一现有纵向肖特基二极管的剖面图；

图2示意性地示出了根据本发明一实施例的横向肖特基二极管的剖面图；

图3-12示意性地示出了根据本发明一实施例的横向肖特基二极管的制作流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图2示意性地示出了根据本发明一实施例的横向肖特基二极管100的剖面图。在图2所示实施例中，横向肖特基二极管100包括：具有第一掺杂类型的衬底13；形成在衬底13上的具有第二掺杂类型的第一埋层23；形成在衬底13上的外延层；形成在第一埋层23和衬底13上方的具有第二掺杂类型的电流区22；形成在衬底13上方具有第一掺杂类型的第二埋层12，在一个实施例中，所述第二埋层12部分位于衬底13上方且与电流区22毗邻；形成在外延层内具有第二掺杂类型的第一阱区20和第二阱区24，所述第一阱区20和第二阱区24不接触，所述第一阱区20和第二埋层12有一个接触面，所述第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度可以相同且高于电流区22的掺杂浓度；形成在外延层13内的具有第一掺杂类型的第三阱区11，所述第三阱区11位于电流区22上方且与第一阱区20毗邻，所述第三阱区11与第二埋层12不接触，与电流区22接触并有一个接触面；形成在第一阱区20内的具有第一掺杂类型的保护环10，所述保护环10与第三阱区11接触，所述保护环10的掺杂浓度高于第三阱区11的掺杂浓度；形成在第二阱区24内的具有第二掺杂类型的阴极接触区14，所述阴极接触区14为重掺杂；阳极金属30，部分形成在第一阱区20上，部分形成在保护环10上；形成在阴极接触区14上的阴极金属31；隔离层40，形成在阳极金属30和阴极金属31之间；阳极a和阴极c；其中所述第二阱区24和第三阱区11之间的区域为漂移区21，所述漂移区21位于电流区22上方，增加漂移区21的长度能够提高所述肖特基二极管的击穿电压。

在一个实施例中，所述阴极接触区14的掺杂浓度高于第一埋层23的掺杂浓度，第一埋层23的掺杂浓度高于第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度，第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度高于电流区22的掺杂浓度。

在一个实施例中，第一掺杂类型为p型掺杂，第二掺杂类型为n型掺杂。

在一个实施例中，隔离层40为浅沟槽结构。

在一个实施例中，由于所述电流区22的掺杂浓度低于第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度，当器件反向耐压时，所述电流区22可以帮助承担一部分反向电压。

如图2所示实施例，当器件正向导通时，所述第一阱区20、电流区22和第二阱区24为器件提供电流通路，即正向电流从阳极a出发经第一阱区20、电流区22和第二阱区24流到阴极c。当器件承受反压时，器件的反向击穿横向发生在第三阱区11、漂移区21和第二阱区24中。

如图2所示实施例，所述第三阱区11和保护环10共同起到减轻电场的边缘效应的作用。所述第二埋层12在器件承受反压时起到调节漏电流大小的作用，在器件正向导通时起到调节正向导通电阻大小的作用。

图3-12示意性地示出了根据本发明一个实施例的横向肖特基二极管的制作流程图，所述制作流程包括步骤s010-s019：

步骤s010，如图3所示，在具有第一掺杂类型的衬底13上形成具有第二掺杂类型的第一埋层23。在一个实施例中，第一埋层23为重掺杂。

步骤s011，如图4所示，在衬底13上形成具有第一掺杂类型的外延层。在一个实施例中，所述外延层采用淀积技术，如化学气相沉积技术、等离子增强化学气相沉积技术、原子层沉积技术、液相外延技术或者其他合适的淀积技术。在一个实施例中，外延层为p型掺杂。在其他一些实施例中，外延层可为n型掺杂。在一个实施例中，在形成外延层的过程中以及下文所要介绍的步骤中，第一埋层23可向上扩散至外延层。

步骤s012，如图5所示，在外延层内形成具有第二掺杂类型的电流区22，所述电流区22部分形成于衬底13上方，部分形成于第一埋层23上方。在一个实施例中，所述电流区22可以通过高能离子注入形成。

步骤s013，如图6所示，在外延层内形成具有第一掺杂类型的第二埋层12，所述第二埋层12位于衬底上方且与电流区22毗邻。在一个实施例中，合理调整第二埋层12的掺杂浓度、长度和厚度可以在器件正向导通时减小导通电阻，在器件承受反向耐压时减小漏电流，即第二埋层12在器件正向导通时可以调节正向导通电阻大小，在器件承受反压时可以调节漏电流大小。

步骤s014，如图7所示，在外延层内形成具有第二掺杂类型且互相不接触的第一阱区20和第二阱区24。在一个实施例中，所述第一阱区20形成于第二埋层12上方且与第二埋层12和电流区22都接触，所述第二阱区24形成于电流区22上方。在一个实施例中，所述第一阱区20和第二阱区24可通过注入技术或者扩散技术形成，所述第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度相同且高于电流区22的掺杂浓度。在另一个实施例中，所述第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度也可以不同。

步骤s015，如图8所示，在外延层内形成与第一阱区20毗邻且不与第二埋层12接触的具有第一掺杂类型的第三阱区11。在一个实施例中，所述第三阱区11可以通过离子注入或者扩散技术形成。所述第三阱区11和第二阱区24之间的外延层区域为漂移区21。增加漂移区21的长度可以增大器件的击穿电压。在一个实施例中，第三阱区11的掺杂浓度低于保护环10的掺杂浓度，这样可以增加耗尽层的宽度，提高器件的击穿电压。

步骤s016，如图9所示，在外延层表面形成隔离层40，所述隔离层40部分形成于保护环10上，部分形成于第一阱区11上，部分形成于漂移区21上，部分形成于第一阱区24上。在一个实施例中，所述隔离层40部分形成于阴极金属接触区14上。在一个实施例中，所述隔离层40的边沿可以与第一阱区20的边沿对齐，也可以不与第一阱区20的边沿对齐。在一个实施例中，所述隔离层40可以通过直接在表面淀积硅化物或者氮化物等隔离物质形成，在另一个实施例中，所述隔离层40可以通过sti(浅沟槽隔离)技术实现。

步骤s017，如图10所示，在第一阱区20内形成与第三阱区11接触的具有第一掺杂浓度的保护环10，在一个实施例中，所述保护环10为重掺杂。在一个实施例中，所述第三阱区11和保护环10共同起到减轻电场的边缘效应的作用。

步骤s018，如图11所示，在第二阱区24内形成具有第二掺杂类型的阴极接触区14，在一个实施例中，所述阴极接触区14为重掺杂。

步骤s019，如图12所示，形成与第一阱区20和保护环10接触的阳极金属30，以及形成与阴极接触区14接触的阴极金属接触层31。

在一个实施例中，第一掺杂类型为p型掺杂，第二掺杂类型为n型掺杂。

在一个实施例中，由于第二埋层12与第三阱区11不接触，第一阱区20和电流区22有一个接触面，当器件正向导通时，所述第一阱区20、电流区22和第二阱区24为器件提供电流通路，即正向电流从阳极a出发经第一阱区20、电流区22和第二阱区24流到阴极c。

在一个实施例中，器件的反向击穿横向发生在第三阱区11、漂移区21和第二阱区24中。因为第三阱区11的掺杂浓度低于保护环10的掺杂浓度，第三阱区11已经帮助承担器件的反向电压，所以不再需要降低保护环10周围的掺杂浓度以提高器件的反向击穿电压，不会影响器件的正向导通性能。

在一个实施例中，由于所述电流区22的掺杂浓度低于第一阱区20和第二阱区24的掺杂浓度，当器件反向耐压时，所述电流区22可以帮助承担一部分反向电压。

需要指出的是，图2-12所示的各个区域的形状不受约束，步骤s010-s019的先后顺序也不受约束。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。