一种肖特基势垒二极管的钝化结构的制作方法

本实用新型涉及半导体功率器件技术领域，特别涉及一种肖特基势垒二极管的钝化结构。

背景技术：

功率半导体器件作为电力电子电路中的核心器件用来实现电能的高效传输、转换及其过程中的有效精确控制，实现对电能的优质、高效的利用。正是由于功率半导体器件的研究和发展，才使得电力电子技术朝小型化、大容量、高频化、高效节能、高可靠性和低成本的方向发展。

肖特基势垒二极管不是利用p型半导体与n型半导体接触形成pn结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的，是一种单载流子二极管。目前市场对肖特基势垒二极管可靠性要求越来越高，增加金属上钝化能够提高有效保护金属与氧化层交界处，增加产品的可靠性和稳定性。而钝化的好坏会直接影响二极管的质量，若钝化效果不好，则二极管在后工序封装后较容易受到水汽、金属离子等沾污，使二极管电学性能发生退化，导致二极管漏电流变大、反向击穿曲线蠕动漂移，最终使二极管失效损坏。钝化层结构成为保护二极管质量的重要保证。

如图1所示，常规肖特基势垒二极管从下至上依次包括背面金属层1、n-型衬底2、n-型外延层3、势垒层6和正面金属层7，在n-型外延层3内上部设置有p+型保护环4，势垒层6外周设置有氧化层5。肖特基势垒二极管的正面金属层，厚度要求大于3μm，一般为3-7μm，若直接在该金属层外周设置钝化层的话，因金属层台阶较高，钝化层极易破裂，难以起到有效保护。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能增加肖特基势垒二极管可靠性和稳定性的钝化结构。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种肖特基势垒二极管的钝化结构，包括第一金属层、钝化层、第二金属层，所述第一金属层设置于二极管的势垒层上方并与所述势垒层接触，所述钝化层设置于所述二极管的氧化层上方，所述钝化层覆盖第一金属层侧面，所述钝化层还延伸覆盖第一金属层上表面周缘，所述第二金属层设置于第一金属层上方，所述第二金属层覆盖第一金属层上表面以及位于第一金属层上方的部分钝化层。

上述钝化结构有益效果在于：将常规肖特基势垒二极管的正面金属层分为第一金属层和第二金属层，在第一金属层的四周设置钝化层，在第一金属层和第二金属层总厚度符合肖特基势垒二极管的正面金属层厚度要求的情况下可根据需要灵活调整第一金属层台阶高度，控制金属形貌，从而防止钝化层形貌异常或开裂等异常，同时钝化层向内延伸至第一金属层和第二金属层之间，使得钝化层结构更稳定。

进一步地，所述第一金属层厚度为0.1-2μm。第一金属层根据二极管的氧化层厚度调整总厚度，匹配钝化层工艺需求，避免钝化层形貌异常。

进一步地，所述钝化层沿第一金属层上表面向内延伸至少5μm。保证钝化层结构稳定性。

进一步地，所述第一金属层为双层金属，与势垒层接触的下层金属层材质为钛，与第二金属层接触的上层金属层材质为铝。钛应力小，粘附性好，适用于接触过度。

进一步地，所述第二金属层为三层金属，与第一金属层接触的下层金属层材质为钛，中层金属层材质为镍，上层金属层材质为铝或银。

一种上述肖特基势垒二极管的钝化结构的制备方法，包括以下步骤：

s1：在二极管的势垒层上表面使用蒸发或溅射工艺形成第一金属层，再通过光刻、刻蚀控制所述第一金属层形貌；

s2：在所述第一金属层侧面生长出钝化层，所述钝化层还沿所述第一金属层上表面向内延伸，所述钝化层覆盖所述第一金属层侧面及上表面周缘，再通过光刻、刻蚀控制所述钝化层形貌；

s3：在所述第一金属层上方通过负胶光刻后蒸发金属，再进行光刻胶和金属剥离制得第二金属层，所述第二金属层覆盖所述第一金属层上表面以及位于所述第一金属层上方的部分所述钝化层。由于常规正面金属层较厚，采用溅射加工时间长，成本高，因此常规正面金属层均采用蒸发工艺制作，但因第一金属层较薄，因此优先采用溅射工艺，采用溅射工艺形成的金属层比采用蒸发工艺形成的金属层厚度一致性更好。

进一步地，所述步骤s2中，钝化层生长具体过程为：先用化学气相沉积法生长出二氧化硅层，再用混频及高温生长工艺生长出氮化硅层。钝化层的主要成分是二氧化硅和氮化硅，其中二氧化硅是质量较疏松的氧化层，主要包括ap-psg、lp-cox等化学气相沉积法生长的氧化层；氮化硅是绝缘性和耐湿性较好的pe-sin，为增加sin的耐高温性，需要使用混频及高温生长工艺。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：在第一金属层和第二金属层总厚度符合肖特基势垒二极管的正面金属层厚度要求的情况下可根据需要灵活调整第一金属层台阶高度，控制金属形貌，防止钝化层形貌异常或开裂等异常；适用范围更广，可在多种不同正面金属平面肖特基势垒二极管上应用，且其工艺难度低，可控性高；同时具有结构稳定，不易开裂的特性，能够有效的实现对平面肖特基势垒二极管产品金属与氧化层交界处的保护，增加产品的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为常规肖特基势垒二极管结构示意图；

图2为采用本实用新型钝化结构的肖特基势垒二极管结构示意图；

其中，1、背面金属层；2、n-型衬底；3、n-型外延层；4、p+型保护环；5、氧化层；6、势垒层；7、正面金属层；8、第一金属层；9、钝化层；10、第二金属层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本实用新型描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下述实施例中的钝化结构及其制备方法基于常规肖特基势垒二极管及其制备方法作出相应改进。

如图2所示，一种肖特基势垒二极管的钝化结构，包括第一金属层8、钝化层9、第二金属层10，第一金属层8设置于二极管的势垒层6上方并与势垒层6接触，第一金属层8厚度为0.1-2μm，钝化层9设置于二极管的氧化层5上方，钝化层9覆盖第一金属层8侧面，钝化层9还延伸覆盖第一金属层8上表面周缘，钝化层9沿第一金属层8上表面向内延伸至少5μm，钝化层9的总厚度为0.5-1.5μm，第二金属层10设置于第一金属层8上方，第二金属层10覆盖第一金属层8上表面以及位于第一金属层8上方的部分钝化层9，第二金属层10厚度为3-5μm。

其中第一金属层8为双层金属，与势垒层6接触的下层金属层材质为钛，与第二金属层10接触的上层金属层材质为铝；第二金属层10为双层金属，与第一金属层8接触的下层金属层材质为钛，中层金属层材质为镍，上层金属层材质为铝或银。

一种上述肖特基势垒二极管的钝化结构的制备方法，包括以下步骤：s1：在二极管的势垒层6上表面使用蒸发或溅射工艺形成第一金属层8，再通过光刻、刻蚀方式控制第一金属层8形貌；

s2：在第一金属层8侧面先用化学气相沉积法生长出二氧化硅层，再用混频及高温生长工艺生长出氮化硅层，氧化硅层和氮化硅层共同构成钝化层9，钝化层9沿第一金属层8上表面向内延伸，钝化层9覆盖第一金属层8侧面及上表面周缘，再通过光刻、刻蚀方式控制钝化层9形貌；

s3：在第一金属层8上方通过负胶光刻后蒸发金属，再进行光刻胶和金属剥离制得第二金属层10，第二金属层10覆盖第一金属层8上表面以及位于第一金属层8上方的部分钝化层9上表面。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。