利用电荷耦合实现耐压的肖特基二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种肖特基二极管，尤其是一种利用电荷耦合实现耐压的肖特基二极管，属于肖特基二极管的技术领域。
【背景技术】
[0002]传统肖特基二极管利用金属-半导体的肖特基接触实现了较好的整流特性，但应对中高压器件的耐压要求，传统的肖特基二极管因金属-半导体肖特基势皇较低且随温度变化较大，因此不再广泛适用，这些年出现了另一类型的肖特基二极管器件，它们采用沟槽结构，在沟槽内壁生长一定厚度的绝缘氧化层，并用导电多晶硅填充沟槽，使得导电多晶硅、绝缘氧化层、半导体基板材料三者形成一个电容板结构，当器件需要耐压工作时，半导体基板施加一个相对于导电多晶硅的高电位，从而在半导体基板靠近沟槽的附近耦合出相反于半导体掺杂类型的电荷，进一步在反偏电压的作用下形成耗尽层，当相邻两个耗尽层尚未接触之前，半导体基板上施加的电压由器件的阳极金属与半导体基板形成的肖特基势皇所承担，而通过控制相邻沟槽的距离、沟槽内绝缘氧化层的厚度以及半导体基板的电阻率都可以决定相邻耗尽层在多高的电压下可以接触，一旦耗尽层接触连接在一起，那半导体基板电压则就会由耗尽层来承担，而这种耐压能力是要明显优于传统的肖特基势皇的耐压效果，并且其温度特性也更优。
[0003]虽然上述结构解决了器件有源区内的元胞耐压要求，但在器件的终端保护区依然面临相同电压的电场应力，终端保护区需要将有源区的电场水平延展并最终收敛，从而达到高可靠性的耐压要求，现有肖特基二极管器件多采用图1和图2所示的终端耐压结构。
[0004]如图1所示，在有源区的N型漂移区8内设置有有源沟槽31，在所述有源沟槽31的内壁及底壁覆盖有源绝缘氧化层32，有源绝缘氧化层32还覆盖在终端保护区对应的第一主面上，在覆盖在有源绝缘氧化层31的有源沟槽31内填充有有源导电多晶硅32。在终端保护区的第一主面上覆盖有介质层34，有源区的第一主面上设置有源金属35，有源金属35与有源沟槽31内的有源导电多晶硅32电连接，且有源金属35还支撑在介质层34上。而在终端保护区内并未设置对应的耐压结构。如图2所示，与图1中的结构不同的时，在终端保护区内设置若干耐压沟槽36，在耐压沟槽36的内壁及底壁覆盖有终端绝缘氧化层，所述终端绝缘氧化层与有源绝缘氧化层32为同一制造层，在覆盖有终端绝缘氧化层的耐压沟槽36内填充有终端导电多晶硅37，在耐压沟槽36的槽口由介质层34覆盖。
[0005]由上述可知，现有的肖特基二极管的终端保护区仅设置有金属场板结构或者是在金属场板之下设置有一个或若干个与元胞类似的沟槽结构，然而耐压沟槽36结构中的终端导电多晶硅37是封闭在沟槽内的，因此是浮置的电位，与有源沟槽31内的有源导电多晶硅33电位不同，当器件耐压时，由于两部分的导电多晶硅具有不同的电位，尤其是紧靠最外圈元胞的耐压沟槽36中的终端导电多晶硅37，因此，耦合出的电荷数量就有较大差异，这样会改变相邻两个耗尽层的耗尽程度，从而影响耗尽层的夹断效果，使得有源区与终端保护区的过渡地带以及终端保护区内的区域成为器件整体耐压的薄弱点，这样，器件的耐压可靠性，尤其是电压较高的器件的耐压一致性会变差。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种利用电荷耦合实现耐压的肖特基二极管，其耐压能力强，耐压可靠性高，制作工艺简单，并且终端保护区占用芯片整体面积的比重更低，具有极高的性价比，适宜于批量生产。
[0007]按照本实用新型提供的技术方案，所述利用电荷耦合实现耐压的肖特基二极管，在所述肖特基二极管的俯视平面上，包括位于半导体基板的有源区和终端保护区，所述有源区位于半导体基板的中心区，终端保护区位于有源区的外圈并环绕包围所述有源区，终端保护区内包括邻接有源区的耐压保护区；在所述肖特基二极管的截面上，所述半导体基板包括位于上方的漂移区以及位于下方的衬底，所述衬底邻接漂移区，漂移区的上表面形成半导体基板的第一主面，衬底的下表面形成半导体基板的第二主面；其创新在于:
[0008]在所述肖特基二极管的俯视平面上，有源区包括位于所述有源区最外圈的桥接元胞环，耐压保护区内包括至少一个耐压环，耐压保护区内邻近桥接元胞环的耐压环形成桥接耐压环，所述桥接耐压环与桥接元胞环相平行；
[0009]在所述肖特基二极管的截面上，桥接耐压环采用沟槽结构，所述桥接耐压沟槽由第一主面垂直向下延伸，桥接耐压沟槽的延伸深度小于漂移区的厚度，桥接耐压沟槽的内壁及底壁覆盖有耐压绝缘氧化层，在覆盖有耐压绝缘氧化层的桥接耐压沟槽内填充有耐压导电多晶硅；在桥接耐压沟槽的槽口覆盖绝缘介质层，且所述绝缘介质层还覆盖在终端保护区第一主面上的耐压绝缘氧化层上，在所述绝缘介质层上设置耐压区金属层；
[0010]在所述肖特基二极管的截面上，桥接元胞环采用沟槽结构，所述桥接元胞沟槽由第一主面垂直向下延伸，桥接元胞沟槽的延伸深度小于漂移区的厚度，桥接元胞沟槽的内壁及底壁覆盖有元胞绝缘氧化层，在覆盖有元胞绝缘氧化层的桥接元胞沟槽内填充有元胞导电多晶硅；所述元胞导电多晶硅与有源区第一主面上的有源区金属层电连接，且桥接元胞沟槽内的元胞导电多晶娃通过有源区金属层与位于桥接元胞环内圈元胞内的元胞导电多晶硅电连接；所述有源区金属层与耐压区金属层电连接，且桥接元胞沟槽内的元胞导电多晶硅与桥接耐压沟槽内的耐压导电多晶硅保持等电位。
[0011]在所述肖特基二极管的俯视平面上，在桥接耐压环与桥接元胞环间设有若干桥连体；在所述肖特基二极管的截面上，所述桥连体采用沟槽结构，所述桥连沟槽分别与桥接耐压沟槽以及桥接元胞沟槽连接，在桥连沟槽的侧壁及底壁覆盖有桥接绝缘氧化层，在覆盖有桥接绝缘氧化层的桥连沟槽内填充有桥连导电多晶硅，所述桥连导电多晶硅与耐压导电多晶硅以及元胞导电多晶硅接触，桥接元胞沟槽内的元胞导电多晶硅通过有源区金属层、耐压区金属层以及桥连导电多晶硅与桥接耐压沟槽内的耐压导电多晶硅保持等电位。
[0012]所述元胞绝缘氧化层、耐压绝缘氧化层以及桥接绝缘氧化层为同一制造层，元胞绝缘氧化层的厚度为2000A~10000A。
[0013]在所述肖特基二极管的俯视平面上，有源区内包括位于桥接元胞环内圈若干规则排布且相互平行分布的有源元胞，有源区内的有源元胞与桥接元胞环相连；在所述肖特基二极管的截面上，有源元胞采用沟槽结构，所述有源元胞沟槽从第一主面向下垂直向下延伸，有源元胞沟槽延伸的深度小于漂移层的厚度，在有源元胞沟槽的内壁以及底壁覆盖有元胞绝缘氧化层，在覆盖有元胞绝缘氧化层的有源元胞沟槽内填充有元胞导电多晶娃；有源元胞沟槽内的元胞导电多晶硅与有源区金属层电连接，且有源元胞沟槽内的元胞导电多晶硅通过有源区金属层与桥连元胞沟槽内的元胞导电多晶硅电连接；有源区内相互平行的有源元胞之间的间距相等。
[0014]所述耐压保护区内具有多个耐压环时，耐压保护区内的耐压环相互平行，且桥接耐压环与桥接元胞环之间的距离与有源区内相互平行有源元胞之间的距离相等。
[0015]本实用新型的优点:
[0016]1、有源区内的有源元胞以及桥接元胞环均采用沟槽结构，并通过元胞导电多晶硅、元胞绝缘氧化层与漂移区间形成电容结构，电容结构在耐压时，利用电荷耦合原理在相邻沟槽间形成耗尽层来支撑耐压，沟槽越深，能够承受的电压也越高。同时，耐压环采用沟槽结构，并通过耐压导电多晶硅、耐压绝缘氧化层与漂移区形成电容结构，在有源区与耐压保护区的过渡区域，桥接耐压环与桥接元胞环之间利用电荷耦合原理在耐压时形成耗尽层，由于桥接耐压环内的耐压导电多晶硅与桥接元胞环内的元胞导电多晶硅之间保持等电位，因此，此处耦合出的电荷可以与漂移区内的电荷完全达到电荷平衡，从而形成与有源区内一致的耐压效果，而在沟槽间的耗尽层相连接在一起之前，由于耐压保护区的第一主面上覆盖有耐压绝缘氧化层，因此，较厚的耐压绝缘氧化层也完全可以承受此时的电压，除此以外，根据器件耐压要求的不同，可以方便设置耐压环的数量，仿真以及实验结果表明，对于100V及以下的器件，通常只需要设置1-2圈的耐压环即可完全确保耐压要求，即使对于150V-200V的器件，也只需要设置