低栅容金氧半导体二极管的制作方法

本实用新型涉及一种半导体二极管，特别涉及一种低栅容金氧半导体二极管。

背景技术：

萧基二极管是一种以电子为载流的单极性元件，具有速度快以及正向导通压降值(vf)低的特性，由于没有少数载流复合的因素，因此也具有反向回复时间(trr)短的特性。但是，萧基二极管在反向偏压时其漏电流较大。

p-n二极管为一种双载流的单极性元件，其具有传导电流量高的特性，但是p-n二极管的正向导通压降值(vf)高于萧基二极管，且因空乏载流的作用而使得反向回复时间变长，因此p-n二极管的反应速度变慢。

为了改善上述萧基二极管及p-n二极管的缺陷，目前已经发展出一种栅式二极管，例如美国专利“6624030”提出一种栅式二极管结构，此种元件其正向导通压降值(vf)可低于萧基二极管的正向导通压降值，而其反向漏电流也小于萧基二极管的反向漏电流，可接近于p-n二极管的反向漏电流。栅式二极管在高温下的反向回复时间也接近于该萧基二极管的反向回复时间。因此在应用上具有更佳的性能。但是，目前的栅式二极管在室温下，其反向回复时间长于萧基二极管。

故本实用新型希望提出一种崭新的低栅容金氧半导体二极管，以解决上述现有技术上的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述现有技术上的问题，本实用新型中提出一种低栅容金氧半导体二极管，具有接近萧基二极管的反应速度，以及低正向导通压降值(vf)的特性，本实用新型的结构其漏电流相当低，也具有较低的反向回复时间。因此本实用新型的结构不但同时具有萧基二极管及p-n二极管的优点，更具有相当低的反向偏压漏电流、以及较低的反向回复时间(trr)。因此可有效解决现有技术的栅式二极管在室温下的反向回复时间较长的缺陷。

为达到上述目的本实用新型中提出一种低栅容金氧半导体二极管，包括一基板，该基板包括一高掺杂浓度n型硅基板，以及一位于该高掺杂浓度n型硅基板上方的低掺杂浓度n型外延层；一掩膜层位于该低掺杂浓度n型外延层上方；该掩膜层为一氧化层；其中该低掺杂浓度n型外延层的上部形成一凹槽；其中该掩膜层具有一第一穿孔及至少一第二穿孔；其中该第一穿孔的位置对应于该凹槽，且该第一穿孔及该凹槽整体形成一沟槽；各第二穿孔的底部即为该低掺杂浓度n型外延层的上表面；其中该沟槽围绕该低栅容金氧半导体二极管的四周形成正方形的结构；一氧化层位于该凹槽的内侧壁及底部；其中该低掺杂浓度n型外延层位于各第二穿孔的底部下方具有一p型层；该p型层为活化的硼离子注入层；其中该p型层在该第二穿孔的下方形成一p井；该p井为长条形而包封在该沟槽所形成的正方形的结构内侧；其中各第二穿孔的底部周缘分别具有一栅极氧化层，其位于该低掺杂浓度n型外延层的上方；其中该沟槽的该氧化层及该第一穿孔的内侧壁上及各第二穿孔的内侧壁上具有一栅极结构；其中位于各第二穿孔的栅极结构位于对应的各第二穿孔的该栅极氧化层上方；其中各栅极结构的内侧面形成弧状；一金属溅镀层覆盖在该氧化层上方、各第二穿孔的底部、各栅极结构的表面、及该掩膜层的一部份的上方。

进一步的，该栅极结构为多晶硅的栅极结构。

进一步的，该正方形的结构的边角形成圆弧状。

进一步的，该金属溅镀层包括一位于下方的第一金属层及一位于该第一金属层上方的第二金属层。

进一步的，该第一金属层的材料为钛金属或氧化钛；该第一金属层与下方的氧化层形成钛氧化物，其具有较低的欧姆接触电阻。

进一步的，该第二金属层的材料为铝金属。

进一步的，该掩膜层未被该金属溅镀层覆盖的区域位于该掩膜层的外侧；且该掩膜层未被该金属溅镀层覆盖的区域形成一凹陷结构。

附图说明

图1为本实用新型的元件组合的截面示意图；

图2为本实用新型的主要元件组合的上方平面示意图，其中未显示金属溅镀层。

附图标记说明

1、低栅容金氧半导体二极管

10、高掺杂浓度n型硅基板10

2、基板

20、低掺杂浓度n型外延层

21、凹槽

211、氧化层

30、掩膜层

31、第一穿孔

32、第二穿孔

321、栅极氧化层

33、凹陷结构

40、沟槽

50、p型层

55、p井

60、栅极结构

70、金属溅镀层

71、第一金属层

72、第二金属层。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1至图2所示，为本实用新型的低栅容金氧半导体二极管1，包括下列元件：

一基板2，该基板2包括一高掺杂浓度n型硅基板10，以及一位于该高掺杂浓度n型硅基板10上方的低掺杂浓度n型外延层20。其中该低掺杂浓度n型外延层20具有一定的厚度。

一掩膜层30位于该低掺杂浓度n型外延层20上方。该掩膜层30为一氧化层。其中该掩膜层30作为该基板2与上方的金属(下文中说明)的障蔽，因为电流不会通过该掩膜层30，所以在反向崩溃时，电流仅由二极管的核心通过。在施加反向偏压时可以增加崩溃(breakdown)电压的数值，因此改善整个低栅容金氧半导体二极管在反向偏压的特性。而当施加反向偏压时，该掩膜层30形成一空乏区以增加崩溃电压。

如图1所示，其中该低掺杂浓度n型外延层20的上部形成一凹槽21。

其中该掩膜层30具有一第一穿孔31及至少一第二穿孔32。其中该第一穿孔31的位置对应于该凹槽21，且该第一穿孔31及该凹槽21整体形成一沟槽40。各第二穿孔32的底部即为该低掺杂浓度n型外延层20的上表面。

如图2所示，其中该沟槽40围绕该低栅容金氧半导体二极管1的四周形成正方形的结构，而该正方形的结构的边角形成圆弧状。

一氧化层211位于该凹槽21的内侧壁及底部。因为电流不会通过该氧化层211，所以具有阻绝电流的作用，使得反向崩溃时，电流仅由二极管的核心通过。而当施加反向偏压时，该氧化层211形成一空乏区以增加崩溃电压。

其中该低掺杂浓度n型外延层20位于各第二穿孔32的底部下方具有一p型层50。该p型层50为活化的硼离子注入层。其中该p型层50在该第二穿孔32的下方形成一p井55。当施加正向电压时，该p型层50可使电流通过，因此在该基板2及上方的金属(下文中说明)之间形成一电流通道。而当施加反向偏压时，该p型层50形成一空乏区以增加崩溃电压。

在本实用新型中该p井55为长条形而包封在该沟槽40所形成的正方形的结构内侧。该p井55的数量可以视所需要的电流而定，当所需要的电流越大则p井55的数量越大。

其中各第二穿孔32的底部周缘分别具有一栅极氧化层321，其位于该低掺杂浓度n型外延层20的上方。

其中该沟槽40的该氧化层211及该第一穿孔31的内侧壁上及各第二穿孔32的内侧壁上具有一栅极结构60。其中位于各第二穿孔32的栅极结构60位于对应的各第二穿孔32的该栅极氧化层321上方。其中各栅极结构60的内侧面形成弧状。较佳者该栅极结构60为多晶硅的栅极结构。该栅极结构60作为在正向偏压时可以将p井中的电洞快速排空，以使得该二极管可以在较低电压时由反向反转为正向电流，以提升整个二极管的工作效率。

一金属溅镀层70覆盖在该氧化层211上方、各第二穿孔32的底部、各栅极结构60的表面及该掩膜层30的一部份的上方。该金属溅镀层70包括一位于下方的第一金属层71及一位于该第一金属层71上方的第二金属层72。其中该第一金属层71的材料为钛金属或氧化钛，该第二金属层72的材料为铝金属或其他金属。其中该第一金属层71的目的在于与下方的氧化层形成钛氧化物，其具有较低的欧姆接触电阻，因此具有较好的物理效用。

其中该掩膜层30未被该金属溅镀层70覆盖的区域位于该掩膜层30的外侧。且该掩膜层30未被该金属溅镀层70覆盖的区域形成一凹陷结构33。

本实用新型的优点在于具有接近萧基二极管的反应速度，以及低正向导通压降值(vf)的特性，本实用新型的结构其漏电流相当低，也具有较低的反向回复时间。因此本实用新型的结构不但同时具有萧基二极管及p-n二极管的优点，更具有相当低的反向偏压漏电流、以及较低的反向回复时间(trr)。因此可有效解决现有技术的栅式二极管在室温下的反向回复时间较长的缺陷。

综上所述，本实用新型人性化的体贴设计，相当符合实际需求。其具体改进现有缺陷，确实具有增进的功效。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。