一种肖特基二极管的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种肖特基二极管。

技术背景

肖特基二极管是将半导体层与金属层通过肖特基接合、利用肖特基势垒起整流作用的半导体元件。肖特基二极管可以比一般的PN接合二极管更快速地工作，具有顺向电压下降较小的特性，其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用，在通信电源、变频器等中比较常见。

但是，肖特基二极管最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大，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最高只到50V。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种肖特基二极管，改善反向偏压较低及反向漏电流偏大问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种肖特基二极管，包括；半导体材料，将半导体材料分隔为阳极区与阴极区的沟槽，所述阳极区上与半导体材料接触的的阳极金属层，所述阴极区上与半导体材料接触的的阴极金属层，所述沟槽成环状，所述沟槽内靠近阴极区的部分填充绝缘介质，沟槽内靠近阳极区一侧形成栅极结构，所述栅极结构由沟槽内壁形成的第一栅绝缘层与沟槽中填充的导电多晶硅组成，所述导电多晶硅与所述阳极金属层电性连接。

优选地，所述阳极金属层与所述导电多晶硅接触实现电性连接。

优选地，所述阳极金属层与所述沟槽构成的顶角处形成绝缘区。

优选地，所述阳极金属层与所述导电多晶硅通过导电插塞电性连接。

优选地，所述导电多晶硅填满沟槽，并且高度超过沟槽口表面，在所述沟槽口处偏向阳极区一侧向外扩展，使得沟槽外导电多晶硅的宽度大于沟槽内导电多晶硅的宽度，所述沟槽外的导电多晶硅两侧形成绝缘侧墙，所述沟槽外的的导电多晶硅下形成第二栅绝缘层。

优选地，所述第二栅绝缘层材料与第一栅绝缘层材料相同。

优选地，所述绝缘介质与第一栅绝缘层材料相同。

优选地，所述沟槽底部的第一栅绝缘层厚度大于侧面的第一栅绝缘层厚度。

优选地，所述阴极金属层下形成有与半导体材料导电类型相同的重掺杂阱区。

优选地，所述所述阴极金属层与重掺杂阱区之间形成金属硅化物。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明肖特基二极管所述沟槽内靠近阴极区的部分填充绝缘介质，绝缘介质将半导体材料分为阳极区和阴极区，沟槽内靠近阳极区一侧形成栅极结构，所述栅极结构由沟槽内壁形成的第一栅绝缘层与沟槽中填充的导电多晶硅组成，所述导电多晶硅与所述阳极金属层电性连接，对阳极金属层施加正向电压时，所述沟槽第一栅绝缘层外的半导体材料表面吸附电子，降低正向导通电阻，减小正向导通压降，施加反向电压时，沟槽内的栅极结构耗尽第一栅绝缘层外的半导体材料，减小反向漏电流，增加反向耐压能力，所述沟槽在阳极区对称，反向偏压增大，两侧耗尽层变宽，最后连在一起，夹断半导体材料，增加二极管的反向抗压能力。

附图说明

图1为第一实施例结构示意图；

图2为第一实施例俯视结构示意图；

图3为第二实施例结构示意图；

图4为第三实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明进行介绍，实施例仅用于对本发明进行解释，并不对本发明有任何限定作用。

第一实施例

如图1以及图2所示，一种肖特基二极管，包括：半导体材料100，将半导体材料100分隔为阳极区110与阴极区120的沟槽200，所述阳极区110上与半导体材料100接触的的阳极金属层300，所述阴极区120上与半导体材料100接触的的阴极金属层400，所述沟槽200成环状，所述沟槽200内靠近阴极区120的部分填充绝缘介质500，沟槽200内靠近阳极区110一侧形成栅极结构600，所述栅极结构600由沟槽200内壁形成的第一栅绝缘层610与沟槽中填充的导电多晶硅620组成，所述导电多晶硅620与所述阳极金属层300电性连接。

具体地，所述半导体材料100可为硅、碳化硅、硅锗或者化合物半导体材料等，其导电类型可为N型也可为P型，本实施例以N型半导体硅材料进行介绍。

本实施例所述沟槽200内靠近阴极区120的部分填充绝缘介质500，绝缘介质500将半导体材料100分为阳极区110和阴极区120，沟槽200内靠近阳极区110一侧形成栅极结构600，所述栅极结构600由沟槽200内壁形成的第一栅绝缘层610与沟槽200中填充的导电多晶硅620组成，所述导电多晶硅620与所述阳极金属层300电性连接，对阳极金属层300施加正向电压时，所述沟槽200第一栅绝缘层610外的半导体材料200表面吸附电子，降低正向导通电阻，减小正向导通压降，施加反向电压时，沟槽200内的栅极结构600耗尽第一栅绝缘层610外的半导体材料100，减小反向漏电流，增加反向耐压能力，所述沟槽200成环状，在阳极区110对称，反向偏压增大，两侧耗尽层变宽，最后连在一起，夹断半导体材料100，增加二极管的反向抗压能力。

本实施例所述沟槽200内的绝缘介质500与第一栅绝缘层610材料可相同也可以不同，绝缘介质500与第一栅绝缘层610形成方式也可以有多种，例如，可通过先在沟槽200内沉积绝缘介质500，之后选择性刻蚀掉靠近阳极区110的部分，漏出沟槽200外的半导体材料100，然后热氧化形成第一栅绝缘层610，也可以沟槽200内沉积绝缘介质500，之后选择性刻蚀部分去除靠近阳极区110的部分，使靠近阳极区110的部分被刻蚀后，沟槽200内壁仍被绝缘介质500覆盖，该部分绝缘介质500即为第一栅绝缘层610，优选地，选择性刻蚀后沟槽200底部的第一栅绝缘层610厚度大于侧面的第一栅绝缘层610厚度，使得反向电压下，栅极结构600在第一栅绝缘层610外的半导体材料100中形成的耗尽层在沟槽200底部以上，避免电流在沟槽200底部聚集而减小二极管的抗击穿能力。

本实施例阳极金属层300的作用是作为肖特基二极管的阳极兼阳极电极，要与半导体材料100形成肖特基接触，形成肖特基势垒，半导体材料100为阴极，而阴极金属层400的作用是作为阴极电极，应该要与半导体材料100形成欧姆接触，本实施例优选所述阴极金属层400下形成有与半导体材料100导电类型相同的重掺杂阱区121，具体半导体材料100为N型硅材料是，可通过在半导体材料100中离子注入磷或砷等半导体杂质，形成N型重掺杂阱区121，减小欧姆接触电阻，进一步优选地，所述所述阴极金属层400与重掺杂阱区121之间形成金属硅化物410，所述金属硅化物410在形成阴极金属层400后对其进行退火形成，进一步减小欧姆接触电阻，降低正向导通压降。

本实施例所述阳极金属层110与所述导电多晶硅620通过导电插塞900电性连接。

第二实施例

如图3所示，本实施例与第一实施例技术方案基本相同，不同之处在于，所述阳极金属层300与所述导电多晶硅620接触实现电性连接，可一定程度增加肖特基接触面积，减小正向导通压降，优选地，所述阳极金属层300与所述沟槽200构成的顶角处形成绝缘区700，避免反向电压下阳极金属层300与所述沟槽200构成的顶角处直接接触阳极金属层300形成尖端放电而引起反向漏电。

第三实施例

如图4所示，本实施例与第一实施例技术方案基本相同，不同之处在于，所述导电多晶硅620填满沟槽200，并且高度超过沟槽口表面，在所述沟槽口处偏向阳极区110一侧向外扩展，使得沟槽200外导电多晶硅620的宽度大于沟槽200内导电多晶硅620的宽度，所述沟槽200外的导电多晶硅620两侧形成绝缘侧墙800，所述沟槽200外的的导电多晶硅620下形成第二栅绝缘层630，本实施例将栅极结构600向阳极区110一侧扩展，使得反向电压下，栅极结构600从两个方向实现对半导体材料100的耗尽，进一步增强反向耐压能力。

本实施例所述第二栅绝缘层材料630可与第一栅绝缘层材料610相同，可同时通过热氧化形成，可在沟槽200内沉积绝缘介质500，之后选择性刻蚀部分去除靠近阳极区110的部分，使靠近阳极区110的部分被刻蚀后，沟槽200底部仍被绝缘介质500覆盖，该部分绝缘介质500即为底部的第一栅绝缘层610，之后选择性热氧化半导体材料100，形成第二栅绝缘层材料630与沟槽200侧面的第一栅绝缘层材料610，实现沟槽200底部的第一栅绝缘层610厚度大于侧面的第一栅绝缘层610厚度。