一种肖特基二极管结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种肖特基二极管结构，包括：衬底、设置在所述衬底上的外延层、形成于所述外延层上的有源区和阱区，其中，所述阱区围绕所述有源区设置，所述有源区内设置有沟槽，所述沟槽表面覆盖有势垒金属层，所述势垒金属层表面设置有第一电极。本实用新型的肖特基二极管结构的有源区硅表面形貌呈沟槽状，其有效电流导通面积比传统无沟槽的平面结构大大增加，器件导电通道不再是简单的垂直硅面方面，而是三维多个方向，从而可以降低器件的导通压降。
【专利说明】
一种肖特基二极管结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及集成电路制造领域，特别涉及一种肖特基二极管结构。
【背景技术】
[0002]如图1所示，传统的肖特基二极管采用平面结构，S卩，其势皇金属10为二维平面结构，而采用该平面结构的肖特基二极管的正向压降已无太多优化空间，无法满足市场对肖特基二极管正向压降越来越低的市场需求。如图2所示，业内肖特基二极管采用的是沟槽型的TMBS(Trench MOS Barrier Schottky rectifier，沟槽金属氧化物半导体势皇肖特基整流器)结构，其通过在有源区内开设沟槽1，且沟槽I内壁有氧化层2覆盖，沟槽I与沟槽I中间淀积多晶硅3，通过兼容低外延电阻率、薄外延厚度、低势皇金属等特征，实现具有低正向压降的肖特基二极管。
[0003]该结构的肖特基二极管的制备工艺流程较为复杂，包括:外延生长漂移区-氧化漂移区表面-制备GR环(保护环)_在上述器件表面开设有源区-在有源区进行光刻、腐蚀-在有源区形成沟槽-在沟槽内形成氧化层-在氧化层中间淀积多晶硅-多晶硅回刻-去势皇区钝化膜-制备势皇金属_最后制备电极。
[0004]由此可知，TMBS结构的肖特基二极管有以下两个缺点:一是沟槽部分不参与导电，导电能力一定程度上受到钳制，也牺牲了电流有效导通面积；二是工艺流程复杂，成本较尚O
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种肖特基二极管结构，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种肖特基二极管结构，包括:衬底、设置在所述衬底上的外延层、形成于所述外延层上的有源区和阱区，其中，所述阱区围绕所述有源区设置，所述有源区内设置有沟槽，所述沟槽表面覆盖有势皇金属层，所述势皇金属层表面设置有第一电极。
[0007]作为优选，所述沟槽的截面为圆形、多边形或者条形。
[0008]作为优选，所述衬底背面设置有第二电极。
[0009]作为优选，所述沟槽侧壁与沟槽顶部连接处呈圆弧状。
[0010]作为优选，所述阱区与所述第一电极之间设置有二氧化硅层。
[0011]作为优选，所述衬底米用η+衬底。
[0012]作为优选，所述阱区为P+阱。
[0013]作为优选，所述外延层为η-外延层。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的肖特基二极管结构的有源区硅表面形貌呈沟槽状，其有效电流导通面积比传统的平面结构大大增加，器件导电通道不再是简单的垂直平面方向，而是三维多个方向，从而可以降低器件的导通压降。也即是说，本实用新型的肖特基二极管结构可以实现在管芯总尺寸不变的前提下，通过充分利用沟槽侧壁面积与平面面积共同导电的特点，增加电流导通面积，进而增强单位面积管芯的电流导通能力，最终实现在不牺牲成本及性能的前提下，大大增大了器件的电流导通能力，降低器件的正向导通压降。
【附图说明】
[0015]图1为现有的肖特基二极管结构示意图；
[0016]图2为现有的TMBS结构示意图；
[0017]图3为本实用新型一【具体实施方式】中肖特基二极管结构示意图；
[0018]图4至图10为本实用新型一【具体实施方式】中肖特基二极管结构制备过程中的器件剖面图；
[0019]图11为图7的A部放大图；
[0020]图12至图14为本实用新型一【具体实施方式】中沟槽结构的俯视图。
[0021]图1-2中:1_沟槽、2-氧化层、3-多晶硅、10-势皇金属；
[0022]图3-14中:100-衬底、200-外延层、300-有源区、310-沟槽、400-阱区、500-势皇金属层、600-正面电极、700-背面电极、800-S i02膜。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0024]如图3所示，本实用新型的一种肖特基二极管结构，包括:衬底100、设置在所述衬底100上的外延层200、形成于所述外延层200上的有源区300和阱区400，其中，所述阱区400围绕所述有源区300设置，所述有源区300内设置有沟槽310，所述沟槽310表面覆盖有势皇金属层500，所述势皇金属层500表面设置有正面电极600，所述衬底100的背面设置有背面电极700。本实用新型通过在有源区300中设置沟槽310，并在沟槽310表面覆盖势皇金属层500，使得有源区300的表面形貌呈沟槽状，其有效电流导通面积相对于传统的平面结构大大增加，器件导电通道不再是简单的垂直平面方向，而是三维多个方向，从而可以降低器件的导通压降。同时，本实用新型既可以用于正向导电，也就可以用于反向导电。
[0025]请重点参照图12至图14，所述沟槽310的面积较传统平面结构面积增加的幅度与沟槽元胞密度、沟槽深度以及沟槽版图形貌呈强相关。具体地，所述有源区300的沟槽310可采用条状、圆形、多边形等设计，其中，沟槽310的截面形状为圆形或多边形结构时，对电压增益最大，匹配最佳的沟槽元胞密度及沟槽深度，可使电流导通面积增大到原平面工艺的2倍以上，同时平均有效导通厚度也有所下降，大大减小器件正向压降。同时反向导通时，两沟槽310的空间电荷区随反向电压的增加向沟槽310底及沟槽310侧壁方向不断扩展直至合并，可有效降低高压、高温下的反向漏电，提高器件高温特性。
[0026]请重点参照图4至图11，下面详细说明本实用新型的制备过程:
[0027]步骤一:在衬底100上生长一定厚度、电阻率的外延层200，其中，所述外延层200的具体厚度和电阻率由不同产品规格而定;所述衬底100重掺杂的η+衬底，所述外延层为η-外延层。
[0028]步骤二:如图4所示，在所述外延层200上采用热氧化或淀积方式进行S12膜800制备;
[0029]步骤三:如图5所示，对所述S12膜800进行光刻和湿法腐蚀，并对待形成阱区400的区域的外延层200进行离子注入，进而制备阱区400，即形成P+环；
[0030]步骤四:如图6所示，继续对剩余的S12膜800进行光刻、腐蚀，并在有源区300处开设沟槽腐蚀窗口；
[0031 ] 步骤五:选用一定Si02/Si选择比的干法刻蚀工艺，进行对沟槽腐蚀窗口进行刻蚀，形成沟槽310。需要说明的是，所形成沟槽310侧壁与S12膜800平面交界呈圆弧状，具体如图12中实线部分所示，该形貌可以有效避免电场集中效应，进而可以实现沟槽310部分直接导电的需求。若按业内已有的TMBS沟槽工艺，所形成的沟槽310侧壁与平面交界呈直角形貌，直角顶端的电场将非常集中，不利于电流通过沟槽进行输运。
[0032]步骤六:继续对剩余的S12膜800进行光刻、腐蚀，开沟势皇区窗口，即去除有源区300处的 S12 膜800;
[0033]步骤七:通过电子束蒸发或溅射工艺进行势皇金属淀积(所淀积金属种类及厚度依不同产品而定)，制备势皇金属层500;
[0034]步骤八:在所形成的势皇金属层500及S12膜800表面，通过电子束蒸发或溅射工艺进行正面电极600金属淀积，再通过光刻、腐蚀工艺，制备正面电极600;
[0035]步骤九:减薄后，通过电子束蒸发工艺进行背面电极700金属淀积，制备背面电极700。
[0036]综上所述，本实用新型的一种肖特基二极管结构，包括:衬底100、设置在所述衬底100上的外延层200、形成于所述外延层200上的有源区300和阱区400，其中，所述阱区400围绕所述有源区300设置，所述有源区300内设置有沟槽310，所述沟槽310表面覆盖有势皇金属层500，所述势皇金属层500表面设置有正面电极600。本实用新型的肖特基二极管结构的有源区300硅表面形貌呈沟槽状，其有效电流导通面积比传统无沟槽的平面结构大大增加，器件导电通道不再是简单的垂直平面方向，而是三维多个方向，从而可以降低器件的导通压降。也即是说，本实用新型的肖特基二极管结构可以实现在管芯总尺寸不变的前提下，通过充分利用沟槽310侧壁面积与平面面积共同导电的特点，增加电流导通面积，进而增强单位面积管芯的电流导通能力，最终实现在不牺牲成本及性能的前提下，大大增大了器件电流导通能力，降低器件的正向导通压降。
[0037]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种肖特基二极管结构，其特征在于，包括:衬底、设置在所述衬底上的外延层、形成于所述外延层上的有源区和阱区，其中，所述阱区围绕所述有源区设置，所述有源区内设置有沟槽，所述沟槽表面覆盖有势皇金属层，所述势皇金属层表面设置有第一电极。2.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述沟槽的截面为圆形、多边形或者条形。3.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述衬底背面设置有第二电极。4.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述沟槽的侧壁与沟槽的顶部连接处呈圆弧状。5.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述阱区与所述第一电极之间设置有二氧化硅层。6.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述衬底采用η+衬底。7.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述阱区为P+阱。8.如权利要求1所述的一种肖特基二极管结构，其特征在于，所述外延层为η-外延层。
【文档编号】H01L29/06GK205609533SQ201620217613
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】张敏
【申请人】张敏