專利名稱：具有合并的場(chǎng)板和保護(hù)環(huán)的肖特基二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，尤其涉及肖特基二極管。
背景技術(shù)：
肖特基二極管可以包括具有低正向壓降和快速切換操作的半導(dǎo)體二極管。肖特基二極管可以用于功率應(yīng)用，包括例如在DC-DC同步降壓轉(zhuǎn)換器、DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器以及 AC-DC功率轉(zhuǎn)換器中的體二極管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了在高施加電壓下具有減小泄露的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體二極管。這種半導(dǎo)體二極管的一個(gè)示例包括肖特基二極管，具有限定了肖特基接觸區(qū)域的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板。肖特基金屬可以至少部分地形成在肖特基接觸區(qū)域之上以及至少部分地形成在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。附圖簡(jiǎn)述圖IA是具有正極摻雜的氮化鎵(P-GaN)的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖IB是具有兩個(gè)合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖2A是具有單級(jí)自對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖2B是具有雙場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖3A和圖:3B是具有兩個(gè)合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的實(shí)施例的截面圖。圖4A和圖4B是具有P外延環(huán)的垂直肖特基二極管的實(shí)施例的截面圖。圖5A到圖漲是對(duì)應(yīng)于制造垂直肖特基二極管的方法的一個(gè)實(shí)施例的垂直肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖6A到圖61是對(duì)應(yīng)于制造垂直肖特基二極管的方法的一個(gè)實(shí)施例的垂直肖特基二極管的替代實(shí)施例的截面圖。圖7是具有雙場(chǎng)板的橫向PN結(jié)二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖8A和圖8B是具有P-GaN重疊的橫向肖特基二極管的實(shí)施例的截面圖。圖9A到圖9F是對(duì)應(yīng)于制造橫向二極管的方法的一個(gè)實(shí)施例的橫向二極管的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。

圖10是包括具有場(chǎng)板和保護(hù)環(huán)的至少一個(gè)二極管的裝置的框圖。在各個(gè)附圖中相同的標(biāo)號(hào)和指代指示相同的元件。標(biāo)號(hào)列表100肖特基二極管110 場(chǎng)板116 陰極120肖特基金屬122電壓保持層124電介質(zhì)130接觸區(qū)域132 基板134緩沖層136陰極層140 二極管142肖特基金屬144雙場(chǎng)板146雙場(chǎng)板150摻雜層200肖特基二極管210 場(chǎng)板210-1 保護(hù)環(huán)210-2 場(chǎng)板222電壓保持層224電介質(zhì)240肖特基二極管242-1 保護(hù)環(huán)242-2 場(chǎng)板244肖特基金屬250雙場(chǎng)板300肖特基二極管310 場(chǎng)板310-1 保護(hù)環(huán)310-2 場(chǎng)板324電介質(zhì)325 階層332肖特基金屬342肖特基金屬350肖特基二極管
360場(chǎng)板
410保護(hù)環(huán)
420肖特基金屬
424電介質(zhì)
430場(chǎng)板
500肖特基二極管
502基板
504緩沖層
506陰極層
508電壓保持層
510電介質(zhì)
510--1氮氧化物層
510-2氮化物層
510--3氮氧化物層
512光致抗蝕劑掩模
513保護(hù)環(huán)圖案
514保護(hù)環(huán)
516掩模
517肖特基開口
518金屬
520陰極電極
522陽極電極
600肖特基二極管
602基板
604緩沖層
606掩埋層
608電壓保持層
609氧化物層
610電介質(zhì)
611氮化物層
613光致抗蝕劑掩模
614P-GaN層
614--2其他層
616抗蝕劑
617肖特基開口區(qū)域
620肖特基金屬
622肖特基金屬
630 GaN層
632陰極電極
636陽極電極
640保護(hù)環(huán)圖案
700二極管
702PN結(jié)
710雙場(chǎng)板
734陰極
810場(chǎng)板
850肖特基二極管
860肖特基金屬
900肖特基二極管
902基板
904緩沖層
906溝道層
910施主層
911電介質(zhì)
912頂部電介質(zhì)
913底部電介質(zhì)
914環(huán)形掩模
916抗蝕劑
920保護(hù)環(huán)
922掩模
930接觸區(qū)域
1000裝置
1010功率轉(zhuǎn)換器
1012場(chǎng)板
1020處理電路
1022電源
發(fā)明詳述
本文描述的一些實(shí)對(duì)提供了將保護(hù)環(huán)與自對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)板結(jié)構(gòu)相結(jié)合的二極管。二極管的實(shí)施例包括垂直肖特基二極管、橫向肖特基二極管和橫向P-N結(jié)二極管。在一些實(shí)施例中，保護(hù)環(huán)與場(chǎng)板同時(shí)形成。本文描述的其他實(shí)施例包括兩個(gè)或三個(gè)場(chǎng)板。圖IA是具有合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的垂直肖特基二極管100的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110是擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，提供了場(chǎng)板與保護(hù)環(huán)兩者的功能。 如圖IA所示，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110包括正極摻雜(P型)氮化鎵(P-GaN)。在其他實(shí)施例中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110包括正極摻雜氮化鋁鎵(P-AKiaN)、正極摻雜氮化銦鋁 (P-InAlN)或者正極摻雜氮化銦鎵(InGaN)。用于feiN，AlGaN, InAlN和InGaN實(shí)施例的P 型摻雜劑的一個(gè)實(shí)施例是鎂(Mg)。肖特基二極管100包括基板132，在基板之上形成了緩沖層134。陰極層136形成在緩沖層Π4之上并且包括GaN N+。形成環(huán)形的陰極116形成在GaN N+陰極層136的部分之上。電壓保持層122也形成在GaN N+陰極層136的部分之上。在圖IA的實(shí)施例中， 電壓保持層122包括由GaN形成的N-外延層。電壓保持層122限定了用于垂直肖特基二極管100的作為GaN N+陰極層136的摻雜濃度和厚度的函數(shù)的垂直擊穿電壓。例如，垂直厚度大約為6-9微米(μ m)以及摻雜濃度大約為1E15到1E17(每cm3的原子)的電壓保持層122產(chǎn)生大約500-800伏(V)的擊穿電壓。肖特基二極管100使用金屬-半導(dǎo)體結(jié)作為肖特基接觸區(qū)域130 (也被稱為阻擋區(qū)域或者肖特基接觸開口)。肖特基接觸區(qū)域130是位于由合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110包圍的電壓保持層122上方的區(qū)域。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的場(chǎng)板部分是耦合到電壓保持層 122的柵極，電壓位于電壓保持層122與肖特基金屬120之間。肖特基金屬120起到陽極的作用。在圖IA所示的實(shí)施例中，肖特基金屬120形成在電壓保持層122的至少部分之上。電流從肖特基金屬120經(jīng)過電壓保持層122，通過GaN N+陰極層136流到陰極116。實(shí)現(xiàn)較低電壓水平的實(shí)施例可以具有較薄的電壓保持層122 或者具有比實(shí)現(xiàn)較高電壓水平的實(shí)施例更高的摻雜濃度。類似地，具有較高電壓水平的實(shí)施例將具有較厚電壓保持層122或者具有較低摻雜濃度。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110是自對(duì)準(zhǔn)的并且部分地形成在電介質(zhì)IM之上。自對(duì)準(zhǔn)表明場(chǎng)板和保護(hù)環(huán)與單個(gè)掩模同時(shí)形成從而得到具有相同結(jié)構(gòu)和形狀的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110。這消除了將需要對(duì)準(zhǔn)的額外的掩模的需要。在一個(gè)實(shí)施例中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110包括沿電介質(zhì)124的邊沿形成的近似環(huán)形層，在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的環(huán)形內(nèi)和下方的區(qū)域中限定了肖特基接觸區(qū)域130。在一個(gè)實(shí)施例中，肖特基金屬120形成在肖特基接觸區(qū)域130的至少部分以及合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的至少部分之上。典型的肖特基二極管在高電壓具有明顯的泄露電流，這是因?yàn)樵谛ぬ鼗佑|區(qū)域 130的周圍的低阻擋高度或不理想末端。這種泄露一般來說是反向施加電壓的函數(shù)，這是因?yàn)樵谛ぬ鼗佑|區(qū)域130的周圍的高并且集中的電場(chǎng)。在圖IA中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板 110提供場(chǎng)板從而減小肖特基接觸區(qū)域130處的峰值電場(chǎng)。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110形成作為導(dǎo)電場(chǎng)板，也作為η型電壓保持層122內(nèi)的ρ型保護(hù)環(huán)。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110也提供肖特基接觸區(qū)域130以及暴露的肖特基金屬120的周圍的屏蔽，尤其在高電壓處。在垂直肖特基二極管100中，電流在位于限定或環(huán)繞在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110內(nèi)的中心區(qū)域下方的電壓保持層122的中心區(qū)域(S卩，肖特基接觸區(qū)域130)中流動(dòng)，控制電場(chǎng)并且通過陽極肖特基金屬120。肖特基金屬120的實(shí)施例包括用于特定半導(dǎo)體和應(yīng)用的NiAu或任何其他適合材料，包括但不限于鎳(Ni)，鈦(Ti)，鈷(Co)，鋁(Al)，鉬(Pt)，鉭(Ta)等。垂直二極管的一些實(shí)施例包括對(duì)金屬化層(例如，肖特基金屬120)的歐姆接觸而不是對(duì)金屬化層的類肖特基接觸。在這種實(shí)施例中，Ti/Al/Au，Ti/Al/Ni/Au，或?qū)拥钠渌Y(jié)合在大約800°C或更高溫度下被退火從而形成對(duì)P型合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的歐姆(即，非整流)接觸。電壓保持層122是氮化鎵(GaN)N-外延層。在其他實(shí)施例中，電壓保持層122包括其他材料，包括但不限于硅(Si)，鍺(Ge)，SiGe，氮化鋁鎵(AKkiN)，氮化銦鎵(InGaN)， 磷化銦(InP)，砷化鎵(GaAs)等。電壓保持層122的實(shí)施例包括摻雜或未摻雜材料?；?132可以包括任何適合的基板材料，包括但不限于Si，藍(lán)寶石，金剛石，碳化硅，GaN，InP等。 電介質(zhì)層IM的一些實(shí)施例包括氮化硅，氮氧化硅，氧化物，氮化鋁，三氧化二鋁(Al2O3)，或它們的組合，包括具有多層的實(shí)施例。電介質(zhì)層1 的其他實(shí)施例是鈍化膜，例如厚度范圍大約為1-20 μ m的聚酰亞胺，苯丙環(huán)丁烯(BCB)，或者厚度范圍大約為1_15 μ m的SU-8光致抗蝕劑。在圖IA所示的實(shí)施例中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110包括使用選擇性外延生長(zhǎng) (SEG)或橫向外延過生長(zhǎng)(ELO)所形成的p-GaN。SEG是用于在半導(dǎo)體基板上外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料的工藝。在圖IA中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110是使用SEG生長(zhǎng)在電壓保持層122 上。p-n結(jié)形成在ρ-型GaN場(chǎng)板110與η-型電壓保持層122之間。在使用SEG時(shí)不需要注入。以低于用于退火的典型溫度的溫度進(jìn)行外延層的生長(zhǎng)。例如，外延生長(zhǎng)的一些實(shí)現(xiàn)方式處于950-1100°C范圍，而注入物退火的一些實(shí)現(xiàn)方式大約在1200°C附近。因?yàn)樾ぬ鼗O管100在退火步驟期間沒有暴露于高溫，所以SEG與不同的層結(jié)構(gòu)更兼容。例如，SEG 與較薄的GaN層兼容，這是因?yàn)榻档土藦腉aN N+層擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)以及其他應(yīng)力的減小。使用 SEG來生長(zhǎng)層提供了單個(gè)步驟用于形成P-GaN的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110，這是因?yàn)樗梢詮碾妷罕３謱?22的界面橫向生長(zhǎng)(例如由于EL0)。P-GaN的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110在暴露于生長(zhǎng)GaN的反應(yīng)物時(shí)在電介質(zhì)124中的曲面之上生長(zhǎng)。電介質(zhì)的曲形減小了峰值電場(chǎng)，這是由于缺少銳角和逐步的電介質(zhì)厚度變化。在電介質(zhì)層IM例如是二氧化硅或包含電介質(zhì)的其他氧化硅的肖特基二極管100的實(shí)施例中，在選擇性地生長(zhǎng)合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110時(shí)減小了區(qū)域中除了圖案化的保護(hù)環(huán)開口之外的P型GaN或AlGaN的晶核。圖IB是具有合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板144的垂直肖特基二極管140的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。在該實(shí)施例中，肖特基金屬142重疊合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110從而形成合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板144。肖特基金屬142的這種重疊起到第二場(chǎng)板(被稱為雙場(chǎng)板146)的作用，形成了合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板144。合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板144耦合到電壓保持層122。 這種耦合的強(qiáng)度取決于合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板144以及雙場(chǎng)板146到電壓保持層122的接近程度。通過二極管140的電場(chǎng)的形狀基于合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110以及雙場(chǎng)板146的形狀變化。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110以及雙場(chǎng)板146的一些實(shí)施例設(shè)計(jì)成更多地保護(hù)電壓保持層122的初始接觸并且在到電壓保持層122的距離增大時(shí)向外和向上擴(kuò)散。在其他實(shí)施例中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110以及雙場(chǎng)板146具有分層結(jié)構(gòu)并且形成曲面從而減小尖銳邊沿以改善屏蔽。在圖IB所示的實(shí)施例中，摻雜層150生長(zhǎng)在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的頂部。摻雜層150是合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的上方部分，被摻雜成比合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的下方部分更高的濃度。摻雜層150在任意陽極金屬電極與摻雜半導(dǎo)體層之間提供了低電阻接觸。在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110為P-型時(shí)，摻雜層150為P+摻雜層。摻雜層150例如包括GaN或者AWaN。摻雜層150與合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110相比相對(duì)要薄。在一個(gè)實(shí)施例中，摻雜層150通過僅摻雜合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板110的上方部分而形成。圖2A是具有單級(jí)自對(duì)準(zhǔn)的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210的垂直肖特基二極管200的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。在該實(shí)施例中，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210包括沒有選擇性生長(zhǎng)的 GaN。典型地，當(dāng)在電介質(zhì)或形成的材料之上沒有非選擇性生長(zhǎng)半導(dǎo)體時(shí)，所得到的半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)在非晶體半導(dǎo)體區(qū)域之上是非晶體，多晶體，微晶體或者納米晶體，并且晶體材料一般來說生長(zhǎng)在晶體半導(dǎo)體開口窗之上。如圖2A所示，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210包括兩部分 保護(hù)環(huán)210-1和場(chǎng)板210-2。保護(hù)環(huán)210-1為單晶體，而場(chǎng)板210-2具有較低品質(zhì)(S卩，具有更多晶粒邊界)。由于結(jié)位于保護(hù)環(huán)210-1的單晶體區(qū)域中并且電流不流過場(chǎng)板210-2， 所以這沒有引起電性能問題。在一些實(shí)施例中，電介質(zhì)2M之上形成的場(chǎng)板210-2的品質(zhì)不同于電壓保持層222之上的保護(hù)環(huán)210-1的品質(zhì)。在圖2A所示的實(shí)施例中，保護(hù)環(huán)210-1包括從電壓保持層222生長(zhǎng)的P-GaN并且為單晶體或者具有較高品質(zhì)而場(chǎng)板210-2包括P-GaN并且為多晶體、微晶體或納米晶體。 GaN非選擇性地生長(zhǎng)在電介質(zhì)224(例如包括氧化物)之上并且生長(zhǎng)到電壓保持層222之上的窗口中，在單個(gè)步驟中得到兩個(gè)不同種類的生長(zhǎng)。因此，無需考慮場(chǎng)板210-2的生長(zhǎng)缺陷，合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210借助GaN生長(zhǎng)過程獲得，該GaN生長(zhǎng)過程是比SEG生長(zhǎng)更快和較低溫度過程(取決于反應(yīng)物的制法)?；诘锏碾娊橘|(zhì)2M可以用于在例如使用全 P型GaN或AWaN生長(zhǎng)合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210時(shí)有利于合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板210的P型材料的晶核和生長(zhǎng)。圖2B是具有合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板250的垂直肖特基二極管MO的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板250包括起到第一場(chǎng)板作用的P-GaN場(chǎng)板242-2和通過重疊場(chǎng)板M2-2起到第二場(chǎng)板作用的肖特基金屬M(fèi)4以及保護(hù)環(huán)M2-1。P-GaN保護(hù)環(huán) 242-1和場(chǎng)板242-2沒有選擇性地生長(zhǎng)。圖3A和;3B是具有合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板的垂直肖特基二極管的實(shí)施例的截面圖。在圖3A中，肖特基二極管300包括具有P-GaN的合并的保護(hù)環(huán)和雙自對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)板310(在本文被稱為“雙場(chǎng)板310” )。雙場(chǎng)板310包括在電介質(zhì)層324中的階層325之上形成的保護(hù)環(huán)310-1和場(chǎng)板310-2。在該實(shí)施例中，雙場(chǎng)板310包括P-GaN并且使用在分階的電介質(zhì) 3M和ρ-保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)中的階層325來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用橫向外延(“印i”)過生長(zhǎng)(ELO)工藝形成P-GaN。肖特基金屬332形成在雙場(chǎng)板310的部分之上并且盡管沒有完全覆蓋場(chǎng)板310-2但是提供了雙場(chǎng)板。圖;3B示出了圖3A的肖特基二極管300的替代肖特基二極管350，肖特基金屬342 在雙場(chǎng)板310之上延伸。在該實(shí)施例中，使用肖特基金屬342和P-GaN保護(hù)環(huán)材料實(shí)現(xiàn)兩個(gè)合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板360。圖4A和4B是具有P-外延保護(hù)環(huán)的垂直肖特基二極管的實(shí)施例的截面圖。在圖 4A中，通過選擇性地生長(zhǎng)P-GaN (沒有EL0)，或者通過生長(zhǎng)全ρ型外延層并且蝕刻掉不是保護(hù)環(huán)410的部件的任何部分來形成P-GaN外延保護(hù)環(huán)410。電介質(zhì)4Μ部分地形成在P-GaN 外延保護(hù)環(huán)410之上并且接觸肖特基金屬420，其中肖特基金屬420沒有重疊電介質(zhì)424。 在圖4Β中，肖特基金屬420在電介質(zhì)似4之上延伸并且形成場(chǎng)板430。圖5Α到5L是對(duì)應(yīng)于制造垂直肖特基二極管500的方法的一個(gè)實(shí)施例的垂直肖特基二極管500的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法形成具有選擇性地生長(zhǎng) P-GaN保護(hù)環(huán)514的垂直GaN肖特基二極管500，保護(hù)環(huán)形成自對(duì)準(zhǔn)場(chǎng)板518。圖5Α描繪了形成在基板502之上的至少一個(gè)緩沖層504?；?02的實(shí)施例包括Si，藍(lán)寶石，硅-金剛石(SOD)，碳化硅等。N+GaN陰極層506(也被稱為掩埋層)生長(zhǎng)在至少一個(gè)緩沖層504 之上。在一些實(shí)施例中，緩沖層504包括多層。電壓保持層508包括生長(zhǎng)在GaN N+掩埋層 506之上的N型漂移區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓保持層508為GaN N-外延層。在其他實(shí)施例中，GaN N-外延電壓保持層508的摻雜濃度大約為IO15到1017，厚度范圍大約為1_10 微米(μ m)，取決于所需要的擊穿電壓(例如100到1000V)。蝕刻電壓保持層508的部分已暴露圖5B中的陰極層506。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行臺(tái)面蝕刻來暴露陰極層506?？梢允褂酶煞ㄎg刻(例如，感應(yīng)耦合等離子體(ICP))進(jìn)行蝕刻，也可以使用其他工藝。在圖5C中，電介質(zhì)層510沉積在暴露的陰極層508之上并且保留電壓保持層508。圖5C所示的電介質(zhì)層510的實(shí)施例包括三層第一氧化物或氮氧化物層510-1，氮化物層510-2，以及第二氧化物或氮氧化物層510-3 (也被稱為“氧化物-氮化物-氧化物層”)。電介質(zhì)層510的其他實(shí)施例包括氧化物，氮氧化物，或包括氮化硅，A1N， AlSiN, AlSi, N等的任何其他電介質(zhì)材料。在圖5D中，圖案化光致抗蝕劑掩模512以暴露保護(hù)環(huán)圖案513。各向同性地蝕刻電介質(zhì)510從而限定橫向場(chǎng)板的范圍。圖5E到5H示出了形成保護(hù)環(huán)514的階段。在圖5E中，在合適位置使用原始光致抗蝕劑掩模512干法蝕刻電介質(zhì)510的氮化物510-2和較低氧化物層510-1從而暴露電壓保持層508的環(huán)。在圖5F中執(zhí)行抗蝕劑剝離。在圖5G中，在暴露的電壓保持層508之上的窗口 513中生長(zhǎng)P-GaN或者AlGaN保護(hù)環(huán)514。使用SEG或ELO生長(zhǎng)P-GaN或AlGaN保護(hù)環(huán)514的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，如果對(duì)于SEG/ELO P-GaN或AlGaN生長(zhǎng)優(yōu)選氧化物層，則選擇性地去除任何暴露的氮化物510-2。一個(gè)實(shí)施例包括生長(zhǎng)在P層頂部的P+GaN或 AlGaN蓋層從而減小與P層的接觸電阻。圖5H描述了從肖特基開口掩模516的圖案化以及暴露的GaN保護(hù)環(huán)514的蝕刻得到的肖特基開口 517。在一個(gè)實(shí)施例中，由于從右到左來蝕刻和暴露電介質(zhì)510的容限的原因，掩模516是簡(jiǎn)單的掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)暴露的電介質(zhì)510執(zhí)行過蝕刻。肖特基開口 517的邊沿處在P-GaN保護(hù)環(huán)514內(nèi)，在那與電壓保持層508接觸。在圖51中，蝕刻電介質(zhì)510的氮化物510-2和氧化物層510-1的暴露部分從而暴露電壓保持層508。在圖5J中，執(zhí)行完剝離抗蝕劑和清潔。在一個(gè)實(shí)施例中，沉積和蝕刻肖特基金屬 518。在另一實(shí)施例中，沉積光致抗蝕劑，隨后沉積肖特基金屬518并且執(zhí)行光致抗蝕劑的卸除。肖特基金屬的實(shí)施例包括Ni，NiAu，Pt, Ti, Co, Ta, Ag，Cu，Al連同其他以及它們的組合。在圖5J中示出了不帶肖特基金屬場(chǎng)板的肖特基二極管500(類似于圖IA的實(shí)施例)。 在另一實(shí)施例中，肖特基金屬518延伸通過P-GaN保護(hù)環(huán)514從而提供額外的場(chǎng)板(類似于圖IB的實(shí)施例)。圖漲示出了暴露陰極區(qū)域、形成陰極電極520，鈍化該裝置，以及執(zhí)行互連金屬518圖案化以及形成陽極電極522的結(jié)果?；ミB金屬518的實(shí)施例包括TiW/Au， Ti/Au，Ti/Al/Au，Ti/TiN/Al，Ti/TiN/AlCu，Ti/Al/Ni/Au，和其他以及它們的組合?；ミB金屬518通過在較低場(chǎng)板之外延伸可以起到場(chǎng)板的作用。在上述方法的一些實(shí)施例中，以比典型方法少的步驟圖案化該裝置的保護(hù)環(huán)514和內(nèi)部區(qū)域。圖6A到61是對(duì)應(yīng)于制造垂直肖特基二極管600的方法的一個(gè)實(shí)施例的階段的垂直肖特基二極管600的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。圖6A圖示了形成在掩埋層606，緩沖層604 和基板602之上的GaN N-外延電壓保持層608之上的電介質(zhì)層610的沉積的結(jié)果。在圖 6A的實(shí)施例中，電介質(zhì)層610包括形成在氧化物層609之上的氮化物層611。在其他實(shí)施例中，電介質(zhì)層610包括氮化硅，AlSiN，氧化物，氮氧化物，ALN，或它們的組合。在另一實(shí)施例中，在執(zhí)行圖6A的電介質(zhì)沉積之前實(shí)現(xiàn)類似于圖5A和5B的制造階段。在圖6B中，圖案化光致抗蝕劑掩模613，暴露保護(hù)環(huán)圖案，以及各向同性地蝕刻電介質(zhì)層610從而限定橫向場(chǎng)板范圍。在另一實(shí)施例中，添加掩模從而限定橫向場(chǎng)板范圍。使用圖6C中的抗蝕劑掩模613執(zhí)行電介質(zhì)層610的干法蝕刻從而形成保護(hù)環(huán)圖案640。圖 6C具體地示出了蝕刻氧化物層609。圖6D圖示了在剝離光致抗蝕劑掩模613之后的垂直肖特基二極管600。由于如圖6D所示執(zhí)行的各向同性選擇性蝕刻的結(jié)果形成了肖特基開口區(qū)域617。圖6E描述了使用非選擇性“全外延”工藝或?qū)е略陔娊橘|(zhì)掩模區(qū)域之上生長(zhǎng)非單晶體材料614的SEG-ELO工藝而生長(zhǎng)的P-GaN(或AlGaN)層614 (例如，在使用快速生長(zhǎng)率時(shí))。在GaN N-外延層614-1之上生長(zhǎng)的P-GaN(或AlGaN)是單晶體，而在其他層614-2 之上生長(zhǎng)的P-GaN(或AlGaN)具有納米晶體、微晶體或多晶體結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，在氧化物層用于P-GaN外延生長(zhǎng)時(shí)選擇性地去除任何暴露的氮化物層611。使用氮化物或氮氧化物來取代氧化物的實(shí)施例得到改善，其中氮化物在外延生長(zhǎng)期間被暴露，這是因?yàn)榛诘锏谋∧ばЧ歉行У木Ш藢?即，在高溫下具有較高穩(wěn)定性)并且在外延生長(zhǎng)期間更穩(wěn)定，并且如果在高溫金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積(MOCVD)外延生長(zhǎng)印i過程期間氧化物分解(即，氫將Si02分解成Si和氧，并且Si為GaN或AlGaN中的N型摻雜物)，則氧化物的存在可以產(chǎn)生P-型GaN(或AlGaN)的一些相反摻雜。在圖6F中，已圖案化肖特基開口掩模616并且蝕刻暴露的GaN或AlGaN從而暴露電介質(zhì)610。在一個(gè)實(shí)施例中，肖特基開口區(qū)域617的邊沿處于P-GaN或AlGaN保護(hù)環(huán)614 內(nèi)，在那與電壓保持層608接觸。圖6G示出了保持在被蝕刻從而暴露電壓保持層608的肖特基開口區(qū)域617內(nèi)的電介質(zhì)610。在圖6H中，已蝕刻抗蝕劑616并且清潔晶片。已圖案化肖特基金屬622，其在一個(gè)實(shí)施例中在P-保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)614外部延伸從而提供額外的場(chǎng)板。 圖61描述了圖案化的陰極電極634和陽極電極636。在圖61所示的實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式近似包括以下厚度200到2000 μ m用于基板層602，0. 1到5 μ m用于緩沖層604，0. 1到5 μ m用于掩埋層606，0. 5到9 μ m用于電壓保持層608，0. 01到2μπι用于電介質(zhì)層610，以及500到5000 A用于肖特基金屬622。P-型保護(hù)環(huán)614的厚度近似為100到10,000 A并且寬度可以處于0. 1到2 μ m范圍，取決于圖案化小尺寸的能力。然而，這應(yīng)該理解作為示例性非限定實(shí)施例，并且其他實(shí)施例可以包括不同的尺寸。圖7是具有雙場(chǎng)板710的橫向PN結(jié)702 二極管700的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。重疊P-AKkiN保護(hù)環(huán)610的陽極/歐姆或肖特基金屬620形成雙場(chǎng)板710。P-AKkiN(或GaN) 保護(hù)環(huán)610接觸載流子施主層632，包括形成在GaN層630之上的AlGaN。在一個(gè)實(shí)施方式中，在P-AWaN(或GaN)保護(hù)環(huán)610上生長(zhǎng)P+GaN或AlGaN層從而減小接觸電阻。在該橫向PN結(jié)二極管700中，電流從陽極(例如，橫向PN結(jié)702)流到陰極734。擊穿電壓由陽極邊沿702到陰極734的接觸邊沿的橫向間隔來設(shè)置。在正向偏置狀況下，電流流過形成在緊挨著AlGaN或InAlN載流子施主層632下方的GaN層630 (也被稱為緩沖或溝道層) 中的2DEG ( 二維電子氣體)。在實(shí)現(xiàn)AlGaN或GaN的實(shí)施例中，10 μ m的橫向間隔產(chǎn)生大約在500和1000V之間的擊穿電壓。實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)的橫向二極管的其他實(shí)施例包括GaN之上的 InAIN，或各層的另外組合從而基于2DEGQ維電子氣體)形成橫向裝置。不同的實(shí)現(xiàn)方式包括各種環(huán)或“軌道”類型布局，例如，陽極電極圍繞陰極電極，或反之亦然。橫向肖特基二極管的替代實(shí)施例包括不同的半導(dǎo)體層。例如，橫向肖特基二極管的一個(gè)實(shí)施例包括以下層組合基板，應(yīng)力消除層，緩沖或溝道層(例如GaN的緩沖或溝槽層)，薄二元阻擋層(例如包括厚度大約為5-25A的A1N)，載流子施主層(例如包括具有大約25 %的Al的AWaN，或者具有大約10-25 %的h的InAlN)，以及蓋層或鈍化層(例如包括厚度大約為5 to 30 A的GaN，AlN鈍化，或者SiN鈍化)。薄二元阻擋層改善了 2DEG中的載流子密度。蓋層或鈍化層可以不摻雜用于低電壓應(yīng)用或者摻雜N+從而減小接觸電阻。圖8A和8B是具有P-GaN重疊的橫向肖特基二極管的實(shí)施例。圖8A描述了包括形成圍繞肖特基接觸區(qū)域的環(huán)的自對(duì)準(zhǔn)的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板810的橫向肖特基二極管 800。合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板810包括P-AWaN或GaN。圖8B描述了具有雙場(chǎng)板的橫向肖特基二極管850。肖特基金屬860重疊場(chǎng)板和保護(hù)環(huán)810從而形成雙場(chǎng)板。圖9A到9F是對(duì)應(yīng)于制造橫向肖特基二極管900的方法的一個(gè)實(shí)施例的階段的橫向肖特基二極管900的一個(gè)實(shí)施例的截面圖。載流子施主層910形成在緩沖或溝道層906 之上，緩沖或溝道層906形成在基板902上的應(yīng)力消除或緩沖層904之上?；宓膶?shí)現(xiàn)方式包括Si (例如，具有<111>朝向)，藍(lán)寶石(例如，C-平面)，碳化硅，SOD,硅上硅金剛石，或任何其他基板材料。通過注入或者臺(tái)面蝕刻載流子施主層910執(zhí)行橫向隔離從而消除2DEG 并且由此將裝置區(qū)域與周圍區(qū)域相隔離。電介質(zhì)911沉積在載流子施主層910之上。在該實(shí)施例中，載流子施主層910包括具有大約10-30%范圍的Al的AKkiN。在另一實(shí)施例中， 載流子施主層910包括具有大約5-25%范圍的h的InAIN。在一個(gè)實(shí)施例中，電介質(zhì)911 是電介質(zhì)層疊，包括底部電介質(zhì)913之上的頂部電介質(zhì)912。電介質(zhì)911的一些實(shí)施例包括氮化物，氮化物氧化物，或下方和上方具有氧化物的氮氧化物。在電介質(zhì)911之上圖案化肖特基環(huán)形掩模914，并且干法蝕刻電介質(zhì)911以暴露半導(dǎo)體層910。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣，在橫向肖特基實(shí)施例中，本文描述的層的外延結(jié)構(gòu)和目的可以不同于相對(duì)于垂直肖特基實(shí)施例的上述的結(jié)構(gòu)和目的。在圖9B中，執(zhí)行剝離抗蝕劑從而消除肖特基環(huán)形掩模914。圖案化第二抗蝕劑916 從而形成場(chǎng)板區(qū)域。圖9C示出了頂部電介質(zhì)912的各向同性蝕刻、形成凹坑或下切用于場(chǎng)板的結(jié)果。在圖9D中，去除第二抗蝕劑916。肖特基接觸區(qū)域930中的垂直壁足夠高從而限制保護(hù)環(huán)920的生長(zhǎng)。借助ELO選擇性地生長(zhǎng)保護(hù)環(huán)920。在一些實(shí)施例中，保護(hù)環(huán)920 包括P-型GaN，AlGaN,或InAIN。非選擇性地生長(zhǎng)保護(hù)環(huán)920的其他實(shí)施例。在這種實(shí)施例中，執(zhí)行蝕刻從而從不想要的區(qū)域去除任何生長(zhǎng)的GaN或AWaN。在圖9E中，圖案化肖特基掩模922。蝕刻肖特基接觸區(qū)域930之上的電介質(zhì)911 從而暴露肖特基接觸區(qū)域930。圖9F示出了剝離掩模922以及在肖特基接觸區(qū)域930之上沉積并圖案化肖特基金屬940的結(jié)果。在其他實(shí)施例中，圖案化陰極，進(jìn)一步蝕刻電介質(zhì)， 形成金屬互連并且鈍化裝置900。圖10是裝置1000，包括具有合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板1012的至少一個(gè)肖特基二極管。 裝置1000包括耦合到電源1022和處理電路1020的功率轉(zhuǎn)換器1010。功率轉(zhuǎn)換器1010并入具有合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板1012的至少一個(gè)肖特基二極管。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置1000 包括具有合并的保護(hù)環(huán)和雙場(chǎng)板的肖特基二極管。在另一實(shí)施例中，電源1022位于裝置 1000外部。裝置1000為任意電子裝置，例如蜂窩電話，計(jì)算機(jī)，導(dǎo)航裝置，微處理器，高頻裝置等。在一個(gè)實(shí)施例中，功率轉(zhuǎn)換器1010為高電流和高電壓功率轉(zhuǎn)換器。本文描述的場(chǎng)板二極管的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)在其他功率裝置，高功率密度和高效率DC功率轉(zhuǎn)換器以及高電壓AC/DC功率轉(zhuǎn)換器或者使用肖特基二極管或橫向P-N結(jié)二極管的任何其他應(yīng)用中。本文描述的一些實(shí)施例提供了具有減小泄露的肖特基二極管。制造方法的一些實(shí)施例提供了形成肖特基二極管的更少步驟，減小了制造成本。在一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)步驟形成P-N保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板兩者。生長(zhǎng)ρ-保護(hù)環(huán)比注入產(chǎn)生較小破壞和泄露并且是較低溫度過程。本文描述的一個(gè)實(shí)施例包括具有擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的二極管，由合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板結(jié)構(gòu)組成，其具有與陰極摻雜相對(duì)的導(dǎo)電類型。保護(hù)環(huán)與鄰近肖特基接觸開口的陰極區(qū)域接觸。保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板由相同的材料制成并且場(chǎng)板與保護(hù)環(huán)電接觸并且重疊圍繞肖特基接觸開口的電介質(zhì)。在本文的討論和權(quán)利要求中，相對(duì)于一個(gè)位于另一個(gè)上的兩個(gè)材料使用的術(shù)語 “在…上”表示材料之間的至少一定的接觸，而“在…之上”表示材料接近，但是可能存在一個(gè)或多個(gè)另外的介入材料使得接觸成文可能但不是必需的?！霸凇稀被颉霸凇稀倍疾话抵副疚乃褂玫娜魏畏较?。術(shù)語“共形”描述了一種涂覆材料，其中共形材料保持了底面材料的夾角。術(shù)語“大約”指示所列數(shù)值可能存在稍微變化，只要這種變化不會(huì)造成過程或結(jié)構(gòu)對(duì)所示實(shí)施例的不一致即可。在本申請(qǐng)中使用的相對(duì)位置的術(shù)語是基于平行于晶片或基板的慣用平面或工作表面的平面定義的，而與晶片或基板的朝向無關(guān)。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“水平”或“橫向” 被定義為平行于晶片或基板的慣用平面或工作表面的平面，而與晶片或結(jié)構(gòu)的朝向無關(guān)。 術(shù)語“垂直”指的是垂直于水平的方向。諸如“在…上”，“側(cè)”(如在“側(cè)壁”中那樣)，“較高”，“較低”，“在…之上”，“頂部”和“下方”的術(shù)語是相對(duì)于晶片或基板的頂表面的慣用平面或工作表面定義的，而與晶片或基板的朝向無關(guān)。描述了由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的許多實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離所要保護(hù)的發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)所述實(shí)施例進(jìn)行各種變型。本文描述的特定實(shí)施例的特征和方面可以與其他實(shí)施例的特征和方面結(jié)合或者替代其他實(shí)施例的特征和方面。因此，其他實(shí)施例落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種肖特基二極管，包括合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板，限定了肖特基接觸區(qū)域；以及肖特基金屬，至少部分地形成在肖特基接觸區(qū)域之上以及至少部分地形成在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，進(jìn)一步包括電壓保持層，其中合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的至少一部分接觸所述電壓保持層； 其中肖特基接觸形成在所述肖特基金屬與所述電壓保持層之間。
3.如權(quán)利要求2所述的肖特基二極管，其中，所述電壓保持層包括氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AWaN)、硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、氮化銦鎵(InGaN)、磷化銦(InP)、氮化銦鋁 (InAlN)、或砷化鎵(GaAs)中之一。
4.如權(quán)利要求2所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板是ρ型材料并且借助所述電壓保持層形成P-N結(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，進(jìn)一步包括載流子施主層，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板至少部分地形成在所述載流子施主層之上。
6.如權(quán)利要求5所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括氮化鎵(GaN)；并且所述載流子施主層包括氮化鋁鎵(AWaN)或氮化銦鋁(InAlN)中之一并且在所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板下方形成二維電子氣體ODEG)。
7.如權(quán)利要求5所述的肖特基二極管，進(jìn)一步包括 基板；形成在所述基板之上的應(yīng)力消除層； 包括GaN的溝道層；形成在所述溝道層之上的二元阻擋層；以及形成在所述載流子施主層之上的鈍化層。
8.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括氮化鎵 (GaN)、正極摻雜的氮化鋁鎵(P-AWaN)或正極摻雜的氮化銦鋁(P-InAlN)。
9.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述肖特基金屬形成在合并的整個(gè)保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。
10.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，進(jìn)一步包括 形成在掩埋區(qū)域之上的陰極；以及形成在基板之上的緩沖層，其中所述掩埋區(qū)域形成在緩沖區(qū)域之上； 其中所述陰極為第一導(dǎo)電類型；并且其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板為與第一導(dǎo)電類型相對(duì)的第二導(dǎo)電類型。
11.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的上方部分被摻雜成比所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的下方部分更高的濃度。
12.—種肖特基二極管，包括基板，其中電壓保持層位于所述基板之上； 合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板，與所述電壓保持層的至少一部分接觸；在所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板限定并且在所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上至少部分地延伸的區(qū)域中、形成在所述電壓保持層之上的肖特基金屬。
13.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板在電介質(zhì)層之上至少部分地延伸。
14.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述肖特基金屬形成在合并的整個(gè)保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。
15.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括第一晶體類型的第一部分以及第二晶體類型的第二部分。
16.如權(quán)利要求15所述的肖特基二極管，其中所述第一部分接觸所述電壓保持層而所述第二部分形成在所述電介質(zhì)層之上。
17.如權(quán)利要求15所述的肖特基二極管，其中所述第一晶體類型具有比所述第二晶體類型更好的品質(zhì)。
18.如權(quán)利要求15所述的肖特基二極管，其中 所述第一晶體類型為單晶體；并且所述第二晶體類型為非晶體、納米晶體、微晶體或多晶體中之一。
19.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，進(jìn)一步包括 形成在掩埋區(qū)域之上的陰極；以及形成在所述基板之上的緩沖層。
20.如權(quán)利要求19所述的肖特基二極管，其中 所述陰極為第一導(dǎo)電類型；并且所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板為與所述第一導(dǎo)電類型相對(duì)的第二導(dǎo)電類型。
21.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述電介質(zhì)層包括含有氧化物層、氮化物層、氮氧化物層的一層或多層。
22.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述電介質(zhì)層是分階的。
23.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述電壓保持層包括氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AWaN)、鋁(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、 氮化銦鎵(InGaN)、氮化銦鋁(InAlN)、磷化銦(MP)或砷化鎵(GaAs)中之一；并且所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括正極摻雜的氮化鎵(P-GaN)或正極摻雜的InAlN中之 所述基板包括Si、藍(lán)寶石、硅-金剛石、碳化硅、GaN或hP中之一；并且所述肖特基金屬包括鎳、鈦、鈷、鋁、鉬或鉭中之一、或者它們的結(jié)合。
24.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板是自對(duì)準(zhǔn)的。
25.如權(quán)利要求12所述的肖特基二極管，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的上方部分被摻雜成比所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的剩余部分更高的濃度。
26.一種形成二極管的方法，包括沿肖特基接觸區(qū)域的邊沿形成保護(hù)環(huán)，其中所述保護(hù)環(huán)部分地與所述肖特基接觸區(qū)域共面并且部分地在所述肖特基接觸區(qū)域上方延伸；以及在所述肖特基接觸區(qū)域的至少一部分和所述保護(hù)環(huán)的至少一部分之上沉積肖特基金屬ο
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括 形成電介質(zhì)層；在所述至少電介質(zhì)層之上圖案化第一抗蝕劑從而形成保護(hù)環(huán)圖案； 蝕刻所述電介質(zhì)層從而形成保護(hù)環(huán)區(qū)域，其中所述保護(hù)環(huán)區(qū)域接觸所述肖特基接觸區(qū)域的邊沿；剝離所述第一抗蝕劑；在所述保護(hù)環(huán)的至少一部分之上圖案化第二抗蝕劑從而形成肖特基開口； 蝕刻未由所述第二抗蝕劑覆蓋的暴露的保護(hù)環(huán)以及所述肖特基開口內(nèi)的電介質(zhì)層的部分；以及剝離所述第二抗蝕劑。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包括各向同性地蝕刻所述電介質(zhì)層從而限定場(chǎng)板的橫向范圍。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中蝕刻所述電介質(zhì)層的一部分進(jìn)一步包括執(zhí)行干法蝕刻從而去除所述電介質(zhì)層的部分。
30.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括形成電壓保持層，其中所述保護(hù)環(huán)部分地形成在所述電壓保持層上。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括蝕刻所述電壓保持層的一部分從而暴露所述陰極層；以及在暴露的陰極層之上沉積所述電介質(zhì)層。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中形成電介質(zhì)層進(jìn)一步包括 在所述電壓保持層之上沉積第一氧化物或氮氧化物層；在所述第一氧化物或氮氧化物層之上沉積氮化物層；以及在所述氮化物層之上沉積第二氧化物或氮氧化物層。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括 在掩埋層之上形成陰極電極；鈍化所述二極管；以及圖案化互連金屬，其中所述互連金屬在場(chǎng)板之上延伸從而提供雙場(chǎng)板。
34.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中形成保護(hù)環(huán)包括使用選擇性外延生長(zhǎng)(SEG)工藝在所述保護(hù)環(huán)區(qū)域中生長(zhǎng)所述保護(hù)環(huán)。
35.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中形成保護(hù)環(huán)包括使用橫向外延過生長(zhǎng)(ELO)工藝在所述保護(hù)環(huán)區(qū)域中生長(zhǎng)所述保護(hù)環(huán)。
36.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括形成載流子施主層，其中所述保護(hù)環(huán)部分地形成在所述載流子施主層上。
37.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中形成保護(hù)環(huán)進(jìn)一步包括選擇性地生長(zhǎng)所述保護(hù)環(huán)從而形成自對(duì)準(zhǔn)的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述保護(hù)環(huán)包括第一晶體結(jié)構(gòu)而所述場(chǎng)板包括第二晶體結(jié)構(gòu)。
39.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中沉積肖特基金屬包括在整個(gè)保護(hù)環(huán)之上沉積所述肖特基金屬。
40.如權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述保護(hù)環(huán)至少部分生長(zhǎng)在電介質(zhì)之上；以及所述肖特基金屬形成在所述保護(hù)環(huán)的部分之上而非電介質(zhì)之上，并且其中所述肖特基金屬?zèng)]有形成在所述電介質(zhì)之上。
41.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括在緩沖層和電壓保持層之上形成電介質(zhì)層，其中所述電介質(zhì)層包括形成在氧化物層之上的氮化物層；在至少電介質(zhì)層之上圖案化第一抗蝕劑從而形成保護(hù)環(huán)圖案； 橫向蝕刻所述氮化物層從而形成保護(hù)環(huán)區(qū)域和場(chǎng)板的橫向范圍，其中所述保護(hù)環(huán)區(qū)域接觸所述肖特基接觸區(qū)域的邊沿；蝕刻由所述第一抗蝕劑暴露的所述氧化物層； 剝離所述第一抗蝕劑；其中形成保護(hù)環(huán)包括在剝離所述第一抗蝕劑之后生長(zhǎng)正極摻雜的氮化鎵(P-GaN)、 正極摻雜的氮化鋁鎵(P-AWaN)、正極摻雜的氮化銦鎵(P-InGaN)或正極摻雜的氮化銦鋁 (P-InAlN)中之一，其中在所述電壓保持層正上方生長(zhǎng)的保護(hù)環(huán)的一部分具有第一晶體結(jié)構(gòu)而在其他地方生長(zhǎng)的保護(hù)環(huán)的至少一部分具有第二晶體結(jié)構(gòu)； 圖案化第二抗蝕劑；蝕刻由所述第二抗蝕劑暴露的所述保護(hù)環(huán)的至少一部分；以及剝離所述第二抗蝕劑。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中形成保護(hù)環(huán)進(jìn)一步包括使用非選擇性全外延工藝、選擇性外延生長(zhǎng)(SEG)工藝或者橫向外延過生長(zhǎng)(ELO)工藝中之一來生長(zhǎng)所述保護(hù)環(huán)。
43.如權(quán)利要求沈所述的方法，進(jìn)一步包括 在掩埋層之上形成電壓保持層；通過蝕刻所述電壓保持層的部分形成橫向隔離； 在所述電壓保持層之上沉積電介質(zhì)層； 在所述電介質(zhì)層之上圖案化環(huán)形掩模；蝕刻由所述環(huán)形掩模暴露的所述電介質(zhì)層從而暴露所述電壓保持層；剝離所述環(huán)形掩模；圖案化第一抗蝕劑從而限定場(chǎng)板區(qū)域；執(zhí)行對(duì)所述電介質(zhì)層的至少一部分的各向同性蝕刻；剝離所述第一抗蝕劑；使用橫向外延過生長(zhǎng)(ELO)工藝選擇性地生長(zhǎng)所述保護(hù)環(huán)； 圖案化第二抗蝕劑從而限定結(jié)區(qū)域； 蝕刻由所述第二抗蝕劑暴露的表面；以及剝離所述第二抗蝕劑。
44.一種二極管，包括 具有第一導(dǎo)電類型的陰極；在電介質(zhì)區(qū)域內(nèi)的肖特基接觸開口 ；以及鄰近所述肖特基接觸開口的擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，具有與所述第一導(dǎo)電類型相對(duì)的第二導(dǎo)電類型，包括合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板；其中所述保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括第一材料；其中所述保護(hù)環(huán)接觸所述陰極；并且其中所述場(chǎng)板與所述保護(hù)環(huán)電接觸并且重疊所述電介質(zhì)區(qū)域。
45.如權(quán)利要求44所述的二極管，進(jìn)一步包括形成在所述肖特基接觸開口以及合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板的至少一部分之上的陽極金屬。
46.如權(quán)利要求44所述的二極管，其中所述陽極金屬形成在合并的整個(gè)保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上并且提供雙場(chǎng)板。
47.一種二極管，包括 具有第一導(dǎo)電類型的陰極； 電介質(zhì)區(qū)域內(nèi)的接觸開口 ；以及所述接觸開口內(nèi)的擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，具有與所述第一導(dǎo)電類型相對(duì)的第二導(dǎo)電類型，包括合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板；其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板包括第一材料； 其中所述保護(hù)環(huán)與電壓保持層電接觸；并且所述場(chǎng)板與所述保護(hù)環(huán)電接觸并且重疊所述電介質(zhì)區(qū)域。
48.如權(quán)利要求47所述的二極管，其中在所述保護(hù)環(huán)與所述電壓保持層之間的所述接觸形成P-N結(jié)。
49.一種電子裝置，包括包括至少一個(gè)二極管的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述二極管包括 基板，其中擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)位于所述基板之上； 沿肖特基接觸區(qū)域的邊沿形成的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板；在由所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板限定并且在所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上至少部分地延伸的區(qū)域中、在所述擊穿電壓增強(qiáng)結(jié)構(gòu)之上形成的金屬；以及耦合到所述功率轉(zhuǎn)換器的處理電路。
50.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中所述至少一個(gè)二極管為垂直肖特基二極管、橫向肖特基二極管或P-N結(jié)二極管中之一。
51.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中所述合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板至少部分地在電介質(zhì)層之上延伸。
52.如權(quán)利要求49所述的裝置，其中所述金屬形成在合并的整個(gè)保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。
全文摘要
提供了一種肖特基二極管，包括限定了肖特基接觸區(qū)域的合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板。肖特基金屬至少部分地形成在肖特基接觸區(qū)域之上以及至少部分地形成在合并的保護(hù)環(huán)和場(chǎng)板之上。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102315280SQ20111013822
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者F·希伯特 申請(qǐng)人:英特賽爾美國股份有限公司