專利名稱：肖特基二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型描述了一種體導(dǎo)電肖特基二極管以及一種用于制造這種肖特基二極管的、優(yōu)選用于在晶圓整片中制造同種二極管的方法。
背景技術(shù)：
原則上肖特基二極管早已例如在EP O 054 655 A2或US 4，398，344中公知。原則上，相對于具有Pn結(jié)的半導(dǎo)體二極管，就肖特基二極管，特別是那些由化合物半導(dǎo)體材料制成的肖特基二極管而言有利的是其特別快的開關(guān)特性，也就是能夠以高頻從正向?qū)ㄟ\行過渡到反向截止運行的可能性。由此原因，肖特基二極管，包括那些基于硅的肖特基二 極管，特別適合于在大量不同的應(yīng)用中用作為保護(hù)二極管。肖特基二極管另一重要優(yōu)點在于，沿電流方向電壓下降比較小。這個優(yōu)點例如當(dāng)用作光伏設(shè)備中的保護(hù)二極管時是有意義的。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提出一種機械上堅固的肖特基二極管，以及所屬的制造方法，這種肖特基二極管也允許在較高電壓和電流的情況下快速切換。根據(jù)本實用新型，該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求I的特征的肖特基二極管來解決。在各個從屬權(quán)利要求中描述了優(yōu)選實施方式。本實用新型的出發(fā)點是具有第一和第二主面以及邊緣面的肖特基二極管。從第一主面出發(fā)來觀察，根據(jù)本實用新型的肖特基二極管具有層式構(gòu)造，其中所有層可以具有不同厚度，但全部相互平行定向。接在肖特基二極管的第一主面上的第一層是具有第一高摻雜物濃度的半導(dǎo)體基體，該摻雜物濃度導(dǎo)致所述層的高導(dǎo)電性。在該基體上在其背離第一主面的面上接有具有與基體的導(dǎo)電性相同的導(dǎo)電性的半導(dǎo)體層。但是該半導(dǎo)體層具有在數(shù)量級方面較低的摻雜物濃度。在該半導(dǎo)體層上布置第一金屬層，其中在所述兩個層的邊界面上相對彼此構(gòu)成肖特基接觸。在所述第一金屬層上優(yōu)選接有構(gòu)成為遷移屏障的第二金屬層。這個例如由鈦構(gòu)成的金屬層阻止金屬原子穿過該層侵入第一金屬層中。在那里，這種金屬原子可能阻礙肖特基接觸的功能。在第一或者如果存在的話在第二金屬層上布置由連接介質(zhì)制成的層，該連接介質(zhì)用于連接該金屬層與平面接觸體。該接觸體此處可以由金屬或高摻雜半導(dǎo)體材料制成。配屬的連接介質(zhì)優(yōu)選構(gòu)成為一層的或多層的其它金屬層或構(gòu)成為導(dǎo)電粘合連接件。背離連接介質(zhì)的接觸體主面構(gòu)成肖特基二極管的第二主面。肖特基二極管的邊緣面可以垂直于那些層特別是垂直于至少一個金屬層地定向。但是，特別是在用于高電壓的肖特基二極管中，至少在肖特基接觸與邊緣面相遇的那個邊緣面區(qū)域內(nèi)，可以優(yōu)選的是，當(dāng)此處邊緣面與那些層成多于5度地偏離直角的角。[0011 ] 此外還設(shè)置有完全地或部分地覆蓋肖特基ニ極管的邊緣面的鈍化層。在僅部分覆蓋的情況下在此至少覆蓋邊緣區(qū)域的那個在肖特基接觸周圍的區(qū)段，即其下方和上方。在完全覆蓋的情況下所述鈍化層從第一主面至第二主面地延伸。根據(jù)本實用新型的構(gòu)造地，肖特基ニ極管的主面同時構(gòu)成相應(yīng)的第一和第二電接觸表面。在此可以優(yōu)選地，在至少ー個所述接觸表面上設(shè)置另外的金屬接觸層。特別是當(dāng)接觸體并非金屬地構(gòu)成時，為了能夠外部地連接肖特基ニ極管，可能需要在此設(shè)置另外的金屬接觸層，該金屬接觸層也可以構(gòu)成為多層接觸。根據(jù)本實用新型的、用于制造至少ー個這種體導(dǎo)電肖特基ニ極管的方法，其特征在于下列方法步驟為了電流通過時傳導(dǎo)損耗盡可能最小，準(zhǔn)備具有高摻雜物濃度的半導(dǎo)體基體。該半導(dǎo)體基體的第一主面也構(gòu)成后面的肖特基ニ極管的第一電接觸表面。不言而喻是優(yōu)選的并且由現(xiàn)有技術(shù)一般公知的是在該方法的范圍內(nèi)制造多個肖特基ニ極管。為此存在晶圓形 式的半導(dǎo)體基體，在后面的方法步驟中由其分離出數(shù)個單個肖特基ニ極管。接下來，在半導(dǎo)體基體的與第一主面相對設(shè)置的面上外延沉積與半導(dǎo)體基體相同導(dǎo)電性的但摻雜物濃度較低的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層對于構(gòu)成肖特基接觸是必需的。在半導(dǎo)體層上布置第一金屬層，由此在該第一金屬層與半導(dǎo)體層之間構(gòu)成肖特基接觸。優(yōu)選在第一金屬層上布置第二金屬層作為遷移屏障。對于兩個金屬層，可以優(yōu)選以蒸鍍法，濺射方法或沉積法由液相中施加這兩個金屬層，其中用于這兩個金屬層的方法可以完全不同。在進(jìn)ー步的步驟中，借助連接介質(zhì)連接平面接觸體與第一金屬層或者如果存在的話第二金屬層。對于此連接，各種公知的方法，例如粘接法，焊劑焊接法或燒結(jié)法也可以是有利的。在至此以有利的方式在整個晶圓上應(yīng)用的方法步驟之后，在下一歩驟中構(gòu)成單個的肖特基ニ極管。對此有利的是在載體裝置，特別優(yōu)選構(gòu)成為可伸展的薄膜的載體裝置上布置所述晶圓。借助鋸割法來構(gòu)成至少ー個肖特基ニ極管，優(yōu)選由晶圓整片分離出多個肖特基ニ極管，由此各個肖特基ニ極管的水平延展進(jìn)而由此電流承載能力得到確定?？梢詢?yōu)選地，該鋸割法構(gòu)成為一級的或兩級的方法，其中相應(yīng)地隨后在進(jìn)行由晶圓整片中的分離時，各個肖特基ニ極管可以繼續(xù)存在于由載體裝置構(gòu)成的松散集合中。特別在兩級的鋸割法中可以輕易地至少在肖特基接觸的區(qū)域中以如下方式構(gòu)成邊緣面，即，該邊緣面在那里與那些層，特別是與所述至少ー個金屬層成ー個多于5度地偏離直角的角。接著所述鋸割法之后，很有利的是，至少在肖特基接觸的區(qū)域內(nèi)邊緣區(qū)域經(jīng)受蝕刻法，由此除去由鋸割法形成的可能存在的缺陷的體區(qū)域。在另外的方法步驟中，要么在整個邊緣面上要么至少在肖特基接觸周圍的區(qū)段上布置鈍化層。隨后在必要時解除各個肖特基ニ極管的松散集合并且完全分離所述肖特基ニ極管。
借助圖I至圖8示出的實施例繼續(xù)闡述本實用新型的技術(shù)方案。圖I至圖7示出了本實用新型制造方法的主要步驟。圖8示出了根據(jù)本實用新型的肖特基二極管。
具體實施方式
圖I示出了晶圓的截取圖，該晶圓構(gòu)成多個肖特基二極管的半導(dǎo)體基體。優(yōu)選由單晶硅制成的這個半導(dǎo)體基體具有高的摻雜物的濃度，從而該半導(dǎo)體基體具有小于每厘米I毫歐的比電阻，并且由此具有高導(dǎo)電性。該基體優(yōu)選具有η型摻雜，該η型摻雜具有從屬的導(dǎo)電性。此半導(dǎo)體基體的優(yōu)選厚度介于80μπι與150 μ m之間，其中更厚的、例如具有介于200 μ m與300 μ m之間的厚度的半導(dǎo)體基體原則上也是適合的。在此，該半導(dǎo)體基體的第一主面在分離之后構(gòu)成各個肖特基二極管的各自的第一接觸表面。在該基體上，示出了外延沉積的半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層具有與半導(dǎo)體基體相同的導(dǎo)電性，但具有低的摻雜物濃度。該半導(dǎo)體層具有幾個微米的厚度和數(shù)量級為I歐姆每厘米的比電阻。圖2示出了在半導(dǎo)體層上布置的第一金屬層，該第一金屬層在與半導(dǎo)體層的邊界上構(gòu)成肖特基接觸進(jìn)而由此構(gòu)成肖特基二極管的基本功能。這個第一金屬層通過公知的方法特別是通過濺射法沉積并且優(yōu)選隨后進(jìn)行退火。圖3以如下順序從第一金屬層起示出第二金屬層、連接介質(zhì)和平面接觸體。這個接觸體在分離之后以其背離連接介質(zhì)的主面構(gòu)成各個肖特基二極管的第二接觸表面。該平面接觸體優(yōu)選由金屬或高摻雜的半導(dǎo)體材料制成，例如也由制成半導(dǎo)體基體的相同的材料制成。該接觸體的首要任務(wù)在于將外部連接端子與第一金屬層也就是最終與肖特基接觸電連接。為此這個接觸體也具有ΙΟΟμπι與200μπι之間的優(yōu)選厚度。連接介質(zhì)用于導(dǎo)電并機械穩(wěn)定地固著平面接觸體。為此連接介質(zhì)具有匹配接觸體構(gòu)造的屬性。例如在由鑰制成的接觸體中可以優(yōu)選所述連接介質(zhì)構(gòu)成為焊劑層。如果對連接的要求更高，則也可以是燒結(jié)金屬層，然后該燒結(jié)金屬層與其它貴金屬層例如在接觸體上組合在一起，由此出現(xiàn)連接介質(zhì)的多層構(gòu)造。在由半導(dǎo)體材料制成的平面接觸體的構(gòu)造中優(yōu)選可以將該連接介質(zhì)構(gòu)造為粘合連接件。原則上在第一金屬層與連接介質(zhì)之間還設(shè)置有第二金屬層，該第二金屬層起到遷移屏障的作用并且阻止原子特別是金屬原子例如由連接介質(zhì)或由平面接觸體侵入第一金屬層。為此鈦特別適于作為第二金屬層的原料。也可以優(yōu)選在下一未示出的步驟中在第一和/或第二主面上設(shè)置其它金屬接觸層。第一主面上的這種接觸層例如用于與肖特基二極管的基底或另一載體的導(dǎo)電的焊劑焊接或燒結(jié)連接。第二主面上的接觸層同樣用于適當(dāng)?shù)?、與外部連接端子元件的導(dǎo)電連接。圖4闡釋了部分地但還沒有完全地分離的肖特基二極管的第一次鋸切。此處已經(jīng)在第二主面也就是平面接觸體的自由表面上布置了載體裝置，例如在晶圓處理中公知的載體薄膜。該載體薄膜主要用于在鋸割法完全結(jié)束之后使得肖特基二極管依然保持布置在松散集合中并且對其它處理步驟來說可以一起處理。[0036]通過這個第一鋸切步驟已經(jīng)部分形成了肖特基ニ極管的邊緣面。利用示出的具有V形鋸片的鋸切裝置，在邊緣面的在肖特基ニ極管周圍的區(qū)段(參照圖5)中與金屬層構(gòu)成多于5度地偏離直角、優(yōu)選10度范圍內(nèi)地偏離直角的角。為此第一次鋸切由半導(dǎo)體基體開始延伸直到進(jìn)入平面接觸體內(nèi)。圖5示出了第二次鋸切，借助該第二次鋸切肖特基ニ極管完全分離，但借助載體薄膜還保留在松散集合中。這個第二次鋸切在由第一次鋸切形成的凹槽中居中地借助相比第一次鋸切更薄地構(gòu)成的鋸切裝置進(jìn)行。因此在邊緣面的肖特基接觸周圍的區(qū)段內(nèi)邊緣面的上述角獲得保持。對于借助所提到的鋸割法構(gòu)成該角，接觸體的設(shè)置也是重要的。邊緣面這種構(gòu)造的優(yōu)點在于由此形成的肖特基ニ極管的更高的抗崩毀強度。圖6示出了借助載體薄膜處在松散集合中的已分離的肖特基ニ極管，其中此處肖特基ニ極管相對彼此的距離以如下方式放大，即，薄膜在兩個通過雙箭頭ー維地表示的正交方向上伸展。同樣示出的是如下有利的方法步驟，其中通過鋸割構(gòu)成的肖特基ニ極管邊緣面以 蝕刻法來處理。此處優(yōu)選使用反應(yīng)離子蝕刻法。同樣也可以進(jìn)行濕化學(xué)蝕刻。此外可以有利的是，在這兩種方法中，覆蓋第一主面并因此保護(hù)第一主面免受蝕刻介質(zhì)。通過去除幾微米邊緣面的蝕刻法可以除去此處由鋸割造成的有缺陷的體區(qū)域。[0041 ] 圖7示出了由鋸割形成的晶圓凹槽，該凹槽由鈍化的有機的絕緣材料填充。這種絕緣材料在此從第一主面伸展到第二主面并且由此覆蓋肖特基ニ極管的整個邊緣面。同樣示出肖特基ニ極管通過居中穿過所述絕緣材料斷開而最終完全地由松散集合中分離出來。圖8示出了具有層式構(gòu)造的根據(jù)本實用新型的單個的肖特基ニ極管，該構(gòu)造由下列平行布置的層組成半導(dǎo)體基體，半導(dǎo)體層，第一金屬層，第二優(yōu)選金屬層，連接介質(zhì)和平面接觸體。肖特基接觸在此在半導(dǎo)體層與第一金屬層之間構(gòu)成。該層構(gòu)造具有邊緣面,該邊緣面借助由有機絕緣材料制成的鈍化層完全包圍。
權(quán)利要求1.肖特基二極管(2)，所述肖特基二極管具有第一主面(4)和第二主面￠)以及邊緣面(8)，其中各個主面(4，6)同時構(gòu)成相應(yīng)的第一和第二電接觸表面， 所述肖特基二極管具有層式構(gòu)造，所述層式構(gòu)造由具有第一高摻雜物濃度的半導(dǎo)體基體(10)、相同導(dǎo)電性和較低摻雜物濃度的半導(dǎo)體層(12)、與所述半導(dǎo)體層構(gòu)成肖特基接觸(200)的第一金屬層(20)、由連接介質(zhì)(30)制成的層和在此上與第二金屬層(22)連接的平面接觸體(32)組成，并且 所述肖特基二極管具有所述肖特基二極管(2)的邊緣面(8)的鈍化層(60)，該鈍化層至少覆蓋所述邊緣面(8)的那個在所述肖特基接觸(200)周圍的區(qū)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，在所述第一金屬層(20)與所述由連接介質(zhì)(30)制成的層之間還設(shè)置有構(gòu)成遷移屏障的第二金屬層(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述平面接觸體(32)由金屬或高摻雜半導(dǎo)體材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述連接介質(zhì)(30)是一層或多層的其它金屬層或?qū)щ娬澈线B接件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述邊緣面(8)至少在所述肖特基接觸(200)的區(qū)域內(nèi)與那些層成如下角(80)，所述角多于5度地偏離直角。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，在所述第一和/或第二主面(4，6)上設(shè)置有其它金屬接觸層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的肖特基二極管，其中，所述鈍化層￠0)完全地、從所述第一主面(4)至所述第二主面(6)延伸地覆蓋所述邊緣面(8)。
專利摘要本申請涉及一種肖特基二極管(2)，其具有第一主面(4)和第二主面(6)及邊緣面(8)，其中各個主面(4，6)同時構(gòu)成相應(yīng)的第一和第二電接觸表面，所述肖特基二極管具有層式構(gòu)造，層式構(gòu)造由具有第一高摻雜物濃度的半導(dǎo)體基體(10)、相同導(dǎo)電性和較低摻雜物濃度的半導(dǎo)體層(12)、與半導(dǎo)體層構(gòu)成肖特基接觸(200)的第一金屬層(20)、由連接介質(zhì)(30)制成的層和在此上與第二金屬層(22)連接的平面接觸體(32)組成，并且所述肖特基二極管具有其邊緣面(8)的鈍化層(60)，該鈍化層至少覆蓋邊緣面(8)的那個在所述肖特基接觸(200)周圍的區(qū)段。
文檔編號H01L29/872GK202549849SQ20122013308
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者奧爾加·克雷姆帕斯卡, 斯特凡·斯塔羅韋茨基, 馬丁·普雷德梅爾斯基 申請人:賽米控電子股份有限公司