肖特基二極管半導(dǎo)體器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于整流器的二極管分離器件，更確切的說(shuō)，本發(fā)明旨在提供一種帶有溝槽結(jié)構(gòu)的肖特基二極管半導(dǎo)體器件及制備方法。溝槽包括溝槽上部和溝槽下部，填充有導(dǎo)電材料，肖特基勢(shì)壘金屬覆蓋于襯底上表面和覆蓋在溝槽上方，在溝槽上部和溝槽下部各自的內(nèi)壁上內(nèi)襯有絕緣層，并且溝槽下部以旁向膨脹的方式至其側(cè)壁凸出于溝槽上部沿垂直方向延伸的側(cè)壁。
【專利說(shuō)明】肖特基二極管半導(dǎo)體器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于整流器的二極管分離器件，更確切的說(shuō)，本發(fā)明旨在提供一種帶有溝槽結(jié)構(gòu)的肖特基二極管半導(dǎo)體器件及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在交流到直流的轉(zhuǎn)換器中，一般要求整流器具有單向?qū)ǖ哪芰Γ唧w而言，體現(xiàn)在整流器必須在正向?qū)〞r(shí)開(kāi)啟電壓比較低，導(dǎo)通電阻小，但在反向偏置時(shí)要求阻斷電壓高，反向漏電流小。
[0003]肖特基二極管作為整流器件已經(jīng)在電源管理中廣泛使用，較之PN結(jié)二極管而言，肖特基二極管的某些正面優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，例如具有正向開(kāi)啟電壓低和開(kāi)關(guān)速度快，其自身的諸多優(yōu)勢(shì)使其常見(jiàn)于開(kāi)關(guān)電源以及高頻場(chǎng)合。另外，肖特基二極管的反向恢復(fù)時(shí)間非常短，這一點(diǎn)是PN結(jié)二極管無(wú)法比擬的，其反向恢復(fù)時(shí)間很大程度上主要取決于整流器件的寄生電容，而不像PN結(jié)二極管那樣是由少子的復(fù)合時(shí)間來(lái)主導(dǎo)的。因此，集成肖特基二極管的整流器件可以有效的降低開(kāi)關(guān)功率損耗。
[0004]金屬-半導(dǎo)體結(jié)的肖特基二極管是利用金屬與半導(dǎo)體接觸來(lái)制作的。傳統(tǒng)的平面型肖特基二極管的結(jié)構(gòu)大致如下:硅片通常由位于下方的具有一定摻雜濃度的N+襯底和位于襯底上方的低摻雜濃度的N-外延生長(zhǎng)層構(gòu)成，高摻雜濃度的N+襯底底面沉積下金屬層形成歐姆接觸，構(gòu)成肖特基二極管的陰極；低摻雜濃度的N-外延生長(zhǎng)層頂面沉積上金屬層形成肖特基接觸，構(gòu)成肖特基二極管的陽(yáng)極。構(gòu)成陽(yáng)極的金屬與N型單晶硅的功函數(shù)差形成勢(shì)壘，該勢(shì)壘的高低決定了肖特基二極管的特性，即較低的勢(shì)壘可以降低正向?qū)ㄩ_(kāi)啟電壓，但是會(huì)使反向漏電流增大，反向阻斷電壓降低；但是，較高的勢(shì)壘會(huì)增大正向?qū)ㄩ_(kāi)啟電壓，同時(shí)使反向漏電流減小，反向阻斷能力增強(qiáng)。然而，與PN結(jié)二極管相比，傳統(tǒng)的平面型肖特基二極管反向漏電流大，反向阻斷電壓低，尤其是溫度系數(shù)對(duì)漏電流有較大的負(fù)面影響，直接導(dǎo)致反向擊穿電壓能力降低。
[0005]溝槽式肖特基勢(shì)壘二極管整流器件具有低正向?qū)ㄩ_(kāi)啟電壓的同時(shí)，克服了上述平面型肖特基二極管的缺點(diǎn)，然而，現(xiàn)有技術(shù)條件下溝槽式肖特基二極管仍然具有反向耐壓能力不足的缺陷?；诋?dāng)前技術(shù)這些劣勢(shì)，本發(fā)明提供了各種解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，提供了一種肖特基二極管(SBD)半導(dǎo)體器件中，包括:形成在襯底中的溝槽，所述溝槽包括溝槽上部和溝槽下部；填充在溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料?’覆蓋于襯底上表面和覆蓋在溝槽上方的肖特基勢(shì)壘金屬層；其中，在溝槽上部和溝槽下部各自的內(nèi)壁上內(nèi)襯有絕緣層，并且溝槽下部以旁向膨脹的方式至其側(cè)壁凸出于溝槽上部沿垂直方向延伸的側(cè)壁。
[0007] 上述SBD半導(dǎo)體器件，反向偏置勢(shì)壘金屬層和襯底間肖特基二極管時(shí)，籍由旁向膨脹的溝槽下部，溝槽的溝槽下部附近產(chǎn)生的耗盡區(qū)向四周擴(kuò)展，促使任一溝槽的溝槽下部附近形成的耗盡區(qū)與相鄰的另一溝槽的溝槽下部附近形成的耗盡區(qū)之間的夾角的角部，遠(yuǎn)離襯底上表面。
[0008]在一些可選實(shí)施例中，上述SBD半導(dǎo)體器件，勢(shì)壘金屬層包括T1、TiN, TiSix, N1、NiSix, Cr、Pt、Al、Mo、NiPt, Co、W、Ta中的一種或多種。在一些可選實(shí)施例中，上述SBD半導(dǎo)體器件，設(shè)置溝槽下部與溝槽長(zhǎng)度方向正交的豎截面為圓形。
[0009]在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，提供了一種肖特基二極管(SBD)的制備方法，包括以下步驟:步驟S1、在一襯底中形成溝槽的溝槽上部；步驟S2、刻蝕溝槽上部下方的襯底形成位于溝槽上部下方的溝槽下部，溝槽下部以旁向膨脹的方式至其側(cè)壁凸出于溝槽上部沿垂直方向延伸的側(cè)壁，籍此制備包括溝槽上部和溝槽下部的溝槽；步驟S3、生成絕緣層附著在溝槽上部和溝槽下部的內(nèi)壁上；步驟S4、在溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料；步驟S5、沉積肖特基勢(shì)壘金屬層覆蓋在襯底上表面和溝槽上方。
[0010]上述方法，在步驟SI?S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括:利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，然后在溝槽上部的側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層；制備第二犧牲襯墊層，覆蓋在第一犧牲襯墊層和掩膜層之上；各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層，除去第二犧牲襯墊層位于溝槽上部底部的部分；刻蝕去除第一犧牲襯墊層位于溝槽上部底部處從第二犧牲襯墊層中裸露的部分；刻蝕暴露在溝槽上部的底部下方的襯底，形成溝槽下部，剝離第一、第二犧牲襯墊層。
[0011]在一些可選實(shí)施例中，上述方法，利用各向同性干法或濕法刻蝕溝槽上部下方的襯底，形成溝槽下部，使溝槽下部與溝槽長(zhǎng)度方向正交的豎截面為圓形。
[0012]上述方法，各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層時(shí)，掩膜層和其上方的第二犧牲襯墊層構(gòu)成的復(fù)合層，在刻蝕步驟中被減??；并在刻蝕去除位于溝槽上部的底部處的第一犧牲襯墊層時(shí)，和在刻蝕襯底從溝槽上部的底部處暴露的部分時(shí)，以剩余的復(fù)合層和第二犧牲襯墊層保留在溝槽上部側(cè)壁上的部分作為刻蝕掩膜。
[0013]上述方法，在步驟S3?S4中:先在溝槽上部和溝槽下部的內(nèi)壁上以及襯底的上表面上生成一個(gè)絕緣層，然后再在絕緣層上沉積導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料同時(shí)還填充在溝槽內(nèi)；之后移除絕緣層上方的導(dǎo)電材料，和移除襯底上表面上方的絕緣層。
[0014]上述方法，在步驟SI?S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括:利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，然后在溝槽上部側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層；各向異性刻蝕第一犧牲襯墊層，除去第一犧牲襯墊層位于溝槽上部的底部的部分；各向同性刻蝕暴露在溝槽上部底部下方的襯底,形成溝槽下部,剝離第一犧牲襯墊層。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟SI?S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括:利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，并剝離掩膜層，然后在襯底上表面生成第一犧牲襯墊層，以及在溝槽上部的側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層；制備第二犧牲襯墊層，覆蓋在第一犧牲襯墊層之上；各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層，除去第二犧牲襯墊層位于溝槽上部底部的部分，和將交疊在襯底上表面上方的第一犧牲襯墊層除去，僅僅保留位于溝槽上部側(cè)壁上的第二犧牲襯墊層；刻蝕去除第一犧牲襯墊層位于溝槽上部底部處從第二犧牲襯墊層中裸露的部分；刻蝕暴露在溝槽上部的底部下方的襯底,形成溝槽下部,剝離第一、第二犧牲襯墊層?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0016]參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
[0017]圖1A?IL是本發(fā)明的方法流程示意圖。
[0018]圖2A是肖特基二極管半導(dǎo)體器件的剖面圖。
[0019]圖2B是肖特基二極管半導(dǎo)體器件的立體圖。
[0020]圖3A?3E是基于圖1A?IL流程但形成溝槽下部的方法不同。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1A展示了半導(dǎo)體襯底101，襯底101的導(dǎo)電類型通常是N型，可理解為襯底101包含重?fù)诫s的N+型底部襯底，和包括在底部襯底上外延生長(zhǎng)的相對(duì)底部襯底的摻雜濃度而相對(duì)較低的N-型外延層。先在襯底101的上表面形成一層掩膜層200，通過(guò)涂覆在其上的光刻膠，依本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的光刻技術(shù)，實(shí)施光刻工藝和刻蝕工藝之后，可在掩膜層200中刻蝕出多個(gè)開(kāi)口，然后利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層200作為刻蝕掩膜，再對(duì)襯底101執(zhí)行刻蝕，形成多個(gè)平行排列的溝槽上部102a或稱溝槽頂部，注意此時(shí)其并非是完整意義上的整體性溝槽，后續(xù)還將進(jìn)一步形成溝槽上部下方的溝槽下部，它們對(duì)接在一起才構(gòu)成完整的溝槽。在一些可選但非限制的實(shí)施例中，掩膜層200可以是單層結(jié)構(gòu)，例如SiN，也可以是多層結(jié)構(gòu)，例如包括依次由下至上的Si02和SiN。
[0022]在圖1B中，先在溝槽上部102a裸露的側(cè)壁和底部生成一層第一犧牲襯墊層103，可利用熱氧化法，來(lái)形成較薄的第一犧牲襯墊層103，如Si02，厚度可以是5?15納米。之后如圖1C所示，再沉積一層第二犧牲襯墊層104，第二犧牲襯墊層104同時(shí)覆蓋在第一犧牲襯墊層103和覆蓋在襯底101上表面上方的掩膜層200之上，第二犧牲襯墊層104也較薄，大致在10?40納米，注意溝槽上部102a并未被第一、第二犧牲襯墊層103、104完全填充滿，而是保留了溝槽上部102a內(nèi)的腔體。此步驟中很重要的一點(diǎn)是，掩膜層200和它上方的第二犧牲襯墊層104整合構(gòu)成一個(gè)復(fù)合層200’，它比原始所沉積的第二犧牲襯墊層104要厚一些，例如比覆蓋在第一犧牲襯墊層103之上的、位于溝槽上部102a的側(cè)壁和底部上的第二犧牲襯墊層104要厚一些，本發(fā)明在后續(xù)步驟中將會(huì)利用厚度值存在差異這一特性，來(lái)刻蝕打開(kāi)位于溝槽上部102a底部的第二犧牲襯墊層104，但又不損傷襯底101的上表面。
[0023]在圖1D中，以垂直的單向性回刻蝕的方式，對(duì)SiN實(shí)施刻蝕，將第二犧牲襯墊層104位于溝槽上部102a底部的部分刻蝕去除掉，具體而言，通常是將第二犧牲襯墊層104位于溝槽上部102a底部處的水平部分刻蝕掉，但第二犧牲襯墊層104位于溝槽上部102a側(cè)壁處的垂直部分被保留。至此，第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部處的部分，將會(huì)從第二犧牲襯墊層104中形成在溝槽上部102a底部處的開(kāi)口中裸露出來(lái)。各向同性刻蝕帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)是，可以保障第二犧牲襯墊層104存留在溝槽上部102a的側(cè)壁上，不受刻蝕的影響。此階段，復(fù)合層200’同樣也會(huì)因遭受刻蝕的緣故，同步變薄，減薄的程度與第二犧牲襯墊層104的原始厚度大體相當(dāng)，但是復(fù)合層200’不會(huì)被完全刻蝕掉，所以襯底101的上表面并不會(huì)裸露出來(lái)。
[0024]在圖1E中，繼續(xù)執(zhí)行刻蝕的步驟，對(duì)Si02實(shí)施刻蝕，以便將第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部處的部分移除掉，被刻蝕掉的區(qū)域也即是從第二犧牲襯墊層104中暴露出來(lái)的部分。第二犧牲襯墊層104、剩余的復(fù)合層200’可以抵御對(duì)第一犧牲襯墊層103執(zhí)行的刻蝕工藝。至此，溝槽上部102a底部正下方的襯底101，便從第一、第二犧牲襯墊層103、104各自形成在溝槽上部102a底部處的開(kāi)口中裸露出來(lái)。
[0025]在圖1F中，利用溝槽上部102a側(cè)壁上保留的第二犧牲襯墊層104和襯底101上表面上剩下的復(fù)合層200’作為刻蝕屏蔽層，對(duì)襯底101裸露在溝槽上部102a底部處的部分實(shí)施各向同性的刻蝕，濕法干法皆可，以便形成溝槽上部102a正下方的溝槽下部102b，又稱溝槽底部，此時(shí)溝槽上部102a、溝槽下部102b兩者對(duì)接便可構(gòu)成完整的溝槽102。溝槽下部102b因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)各向同性刻蝕而來(lái)，所以顯現(xiàn)出來(lái)的是圓孔結(jié)構(gòu)，具體體現(xiàn)在與溝槽102長(zhǎng)度方向正交的豎截面為圓形?？涛g制備溝槽下部102b直至它旁向膨脹，使得它的側(cè)壁凸出于溝槽上部102a沿垂直方向延伸的垂直側(cè)壁，這里垂直方向是指與晶圓或襯底所在平面正交的方向。此處的刻蝕步驟，并不會(huì)影響到襯底101的上表面，剩余的復(fù)合層200’足以保障襯底上表面不會(huì)存在硅的損失。
[0026]在圖1G中，以濕法腐蝕的方式，腐蝕掉位于溝槽上部102a的側(cè)壁上的第二犧牲襯墊層104和剩余的復(fù)合層200’，并腐蝕掉溝槽上部102a的側(cè)壁上的第一犧牲襯墊層103。襯底101中多個(gè)溝槽102平行排列設(shè)置，任意相鄰的兩個(gè)溝槽102之間，它們兩者的溝槽下部102b間隙寬度W2小于兩者的溝槽上部102a間隙寬度Wl。
[0027]在圖1H中，生成絕緣層105覆蓋溝槽102的內(nèi)壁，包括附著在溝槽上部102a和溝槽下部102b它們各自的內(nèi)壁上，絕緣層105例如生成的50?300納米厚的二氧化硅，優(yōu)選80?200納米，絕緣層105需要承受一定的電場(chǎng)強(qiáng)度，所以厚度值要求比較厚。
[0028]在圖1I中，沉積導(dǎo)電材料115，如多晶硅被沉積覆蓋在襯底101上方的絕緣層105之上，導(dǎo)電材料115還填充在溝槽102內(nèi)部。然后如圖1J所示，回刻或研磨導(dǎo)電材料115，移除絕緣層105上方的導(dǎo)電材料115，并回刻或研磨絕緣層105，移除襯底101上表面上方的絕緣層105，使襯底101的上表面裸露出來(lái)。
[0029]在圖1K中，沉積肖特基勢(shì)壘金屬層106覆蓋在襯底101上表面之上，和覆蓋在各個(gè)溝槽102上方，勢(shì)壘金屬層106例如10?300納米，優(yōu)選30?80納米，勢(shì)壘金屬層106不僅與襯底101間形成肖特基接觸，還與溝槽102內(nèi)的導(dǎo)電材料間形成電性連接。勢(shì)壘金屬層 106 有多種選擇，例如包括 T1、TiN, TiSix, N1、NiSix、Cr、Pt、Al、Mo、NiPt, Co、W、Ta中的一種或多種。之后形成頂部金屬層107覆蓋在勢(shì)壘金屬層106之上，作為陽(yáng)極，頂部金屬層107的材質(zhì)如AiSiCu，雖然圖1K中未示出，但通常還需要在襯底101的下表面濺射或沉積底部金屬層來(lái)作為陰極。
[0030]在不增加器件整體尺寸的條件下，傳統(tǒng)提高反向電壓的方式主要通過(guò)增加溝槽內(nèi)壁上介質(zhì)層的厚度值來(lái)實(shí)現(xiàn)，但增加介質(zhì)層的厚度值會(huì)導(dǎo)致勢(shì)壘金屬與襯底上表面接觸的有效區(qū)域面積減少，給肖特基二極管的關(guān)鍵參數(shù)帶來(lái)負(fù)面影響，使得正向?qū)妷禾?，從而?dǎo)致肖特基二極管功耗變高，開(kāi)關(guān)速度降低。本發(fā)明未增加絕緣層105的厚度，反向耐壓能力得到極大提升，但正向?qū)妷翰⑽词艿接绊憽?br> [0031]在圖2A中，肖特基二極管(Schottky Barrier Diode, SBD)半導(dǎo)體器件在陽(yáng)極端A和陰極端C之間具有并聯(lián)的多個(gè)溝槽式SBD晶胞，覆蓋在襯底101的下表面的底部金屬層108作為陰極端C，覆蓋在勢(shì)壘金屬層106上方的頂部金屬層107作為陽(yáng)極端A，圖2B顯示了 SBD的立體結(jié)構(gòu)。SBD被反向偏置時(shí)，形成了耗盡層125，整個(gè)耗盡層125 —般起始形成在襯底101的較頂部，圍繞在各個(gè)溝槽102的周圍，圖中所示的界面1250為耗盡層125在襯底101中大體上的邊界線。耗盡層125的界面1250距離襯底101上表面勢(shì)壘最近的地方?jīng)Q定了反向擊穿電壓，即SBD器件的耐壓程度。
[0032]為了詳細(xì)解釋本發(fā)明的發(fā)明精神，在圖2A中，任選一對(duì)相鄰的溝槽102’、102”作為研究對(duì)象，反向偏置勢(shì)壘金屬層106和襯底101間肖特基二極管時(shí)，除了溝槽102’、102”之間的襯底101部分被耗盡外，在其中一者(溝槽102’ )的溝槽下部102’b附近的襯底101中形成的一個(gè)耗盡區(qū)125’a，在另一者(溝槽102”)的溝槽下部102”b附近的襯底101中形成的另一耗盡區(qū)125”a。其中，鑒于溝槽下部的圓形結(jié)構(gòu)，耗盡區(qū)125’a與耗盡區(qū)125”a之間會(huì)相交，并形成界面1250處的夾角，夾角的角部X2的實(shí)際位置如圖2A所示，角部X2到襯底101上表面的距離為D2，實(shí)質(zhì)上D2就是界面1250到襯底101的上表面的最小距離。
[0033]為了區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，并進(jìn)一步闡明本發(fā)明是如何增加襯底101中整個(gè)耗盡層105的界面1250到襯底101上表面的最小距離，先假定偏壓值是固定的。依現(xiàn)有技術(shù)的方案，試想如果溝槽下部102’b、溝槽下部102” b的旁向膨脹特征不復(fù)存在(即每個(gè)溝槽的溝槽上部、下部之間基本等寬)，則圖示的耗盡區(qū)125’a、耗盡區(qū)125”a分別會(huì)沿朝著溝槽下部102’b、溝槽下部102”b的方向而向內(nèi)收縮，直接誘引它們之間相交的重疊區(qū)域比較小，導(dǎo)致它們之間夾角的角部Xl的實(shí)際位置如圖2A所示，角部Xl到襯底101上表面的距離為Dl0顯而易見(jiàn)，D2比Dl要大得多。本發(fā)明則不同，由于存在旁向膨脹特性，耗盡區(qū)125’a、耗盡區(qū)125”a均向四周擴(kuò)展，尤其是橫向擴(kuò)展得比較遠(yuǎn)，導(dǎo)致耗盡區(qū)125’a、耗盡區(qū)125”a相交而重疊融合的區(qū)域更大，使夾角的位置(體現(xiàn)在角部X2)沿著背離襯底101上表面的方向移動(dòng)。
[0034]所以，籍由旁向膨脹的溝槽下部102b，讓每個(gè)溝槽102的溝槽下部102b附近產(chǎn)生的耗盡區(qū)向四周擴(kuò)展，促使任意一個(gè)溝槽102的溝槽下部102b附近形成的耗盡區(qū)，與相鄰的另一溝槽102的溝槽下部102b附近形成的另一個(gè)耗盡區(qū)之間的夾角的角部，遠(yuǎn)離襯底101上表面，來(lái)增大SBD的反向擊穿電壓。采用新型的溝槽結(jié)構(gòu)可明顯改善電壓反偏時(shí)的耗盡區(qū)的分布，使反向擊穿電壓提高，同時(shí)，該結(jié)構(gòu)并沒(méi)有增加溝槽開(kāi)口的寬度，使得表面形成肖特基接觸和金屬連線的面積沒(méi)有減少?gòu)亩ＷC了正向壓降不會(huì)升高。
[0035]雖然圖1A?IL披露了較佳的實(shí)施例,在另外一些實(shí)施例中,還有一些其他方式可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，例如，制備溝槽上部102a和溝槽下部102b的步驟包括:利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層200刻蝕襯底101以形成溝槽上部102a，然后在溝槽上部102a側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層103，但并不額外制備的第二犧牲襯墊層104，而是直接各向異性刻蝕第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部的水平部分，利用第一犧牲襯墊層103形成在溝槽上部102a底部出的開(kāi)口，來(lái)暴露出襯底101位于溝槽上部102a下方的部分，然后以掩膜層200和第一犧牲襯墊層103保留在溝槽上部102a側(cè)壁上的垂直部分作為刻蝕掩膜，各向同性刻蝕襯底101暴露在溝槽上部102a底部下方的部分，以此來(lái)形成圓孔狀的溝槽下部102b，之后才剝離第一犧牲襯墊層103和掩膜層200，這同樣可得到圖1G所示的結(jié)構(gòu)。
[0036]在另一種實(shí)施例中，基于圖1A?IF的方案，如圖3A?3E，但是在襯底101中制備溝槽上部102a之后，用于制備溝槽上部的硬質(zhì)刻蝕掩膜層200就可以剝離掉。然后制備第二犧牲襯墊層104和第一犧牲襯墊層103內(nèi)襯溝槽上部102a的底部及側(cè)壁，和覆蓋在襯底101上表面上方。
[0037]具體步驟如下:在溝槽上部102a的底部及側(cè)壁，和在襯底101上表面這些裸露的表面上生成一層第一犧牲襯墊層103，可利用熱氧化法，來(lái)形成較薄的如Si02，如圖2B。然后再沉積第二犧牲襯墊層104覆蓋住第一犧牲襯墊層103。其中，第二犧牲襯墊層104也沉積在溝槽上部102a的底部和側(cè)壁上，和沉積在襯底101上表面上方，并覆蓋在第一犧牲襯墊層103之上，如圖3C。再用各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層104，如干法刻蝕，除去第二犧牲襯墊層104位于溝槽上部102a底部的部分，和將交疊在襯底101上表面上方的第一犧牲襯墊層104除去，僅僅保留位于溝槽上部102a側(cè)壁上的第二犧牲襯墊層104，如圖3D所示。此時(shí)襯底101上表面的第一犧牲襯墊層103會(huì)裸露出來(lái)，而且由于刻蝕溝槽上部102a底部處的第二犧牲襯墊層104，形成了第二犧牲襯墊層104中位于溝槽上部102a底部處的開(kāi)口圖案，所以導(dǎo)致溝槽上部102a底部處的第一犧牲襯墊層103也會(huì)從這些開(kāi)口圖案中裸露出來(lái)。
[0038]繼續(xù)利用各向同性的干法刻蝕，刻蝕去除第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部處的、并從第二犧牲襯墊層104中裸露的部分，使得襯底101在溝槽上部102a的底部下方的區(qū)域暴露出來(lái)。注意因?yàn)橐r底101上表面的第一犧牲襯墊層103與第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部處的部分的刻蝕速率并不一致，所以即便第一犧牲襯墊層103位于溝槽上部102a底部處被刻蝕貫穿，但在襯底101上表面仍然有部分厚度的第一犧牲襯墊層103剩余，以保護(hù)襯底101上表面不會(huì)被刻蝕損耗。
[0039]之后，干法刻蝕暴露在溝槽上部102a的底部下方的襯底101，采用各向同性形成溝槽下部102b，并腐蝕(如濕法刻蝕)剝離掉溝槽上部102a側(cè)壁處的第一犧牲襯墊層103和剝離掉襯底101上表面上方處的第一犧牲襯墊層103，也將附著在溝槽上部102a側(cè)壁處第二犧牲襯墊層104腐蝕剝離掉。如此一來(lái)，便可制備圖1G所示的結(jié)構(gòu)，籍此制備包括溝槽上部102a和溝槽下部102b的溝槽102。其他的步驟與圖1G?IL的步驟完全一致，不再贅述。
[0040]以上，通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基二極管半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 形成在襯底中的溝槽，所述溝槽包括溝槽上部和溝槽下部； 填充在溝槽內(nèi)的導(dǎo)電材料； 覆蓋于襯底上表面和覆蓋在溝槽上方的肖特基勢(shì)壘金屬層； 其中，在溝槽上部和溝槽下部各自的內(nèi)壁上內(nèi)襯有絕緣層，并且溝槽下部以旁向膨脹的方式至其側(cè)壁凸出于溝槽上部沿垂直方向延伸的側(cè)壁。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管半導(dǎo)體器件，其特征在于，反向偏置勢(shì)壘金屬層和襯底間肖特基二極管時(shí)，籍由旁向膨脹的溝槽下部，溝槽的溝槽下部附近產(chǎn)生的耗盡區(qū)向四周擴(kuò)展，促使任一溝槽的溝槽下部附近形成的耗盡區(qū)與相鄰的另一溝槽的溝槽下部附近形成的耗盡區(qū)之間的夾角的角部，遠(yuǎn)離襯底上表面。
3.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管半導(dǎo)體器件，其特征在于，勢(shì)壘金屬層包括T1、TiN, TiSix, N1、NiSix、Cr、Pt、Al、Mo、NiPt, Co、W、Ta 中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管半導(dǎo)體器件，其特征在于，設(shè)置溝槽下部與溝槽長(zhǎng)度方向正交的豎截面為圓形。
5.一種制備肖特基二極管半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1、在一襯底中形成溝槽的溝槽上部； 步驟S2、刻蝕溝槽上部下方的襯底形成位于溝槽上部下方的溝槽下部，溝槽下部以旁向膨脹的方式至其側(cè)壁凸出于溝槽上部沿垂直方向延伸的側(cè)壁，籍此制備包括溝槽上部和溝槽下部的溝槽； 步驟S3、生成絕緣層附著在溝槽上部和溝槽下部的內(nèi)壁上； 步驟S4、在溝槽內(nèi)填充導(dǎo)電材料； 步驟S5、沉積肖特基勢(shì)壘金屬層覆蓋在襯底上表面和溝槽上方。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟SI~S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括: 利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，然后在溝槽上部的側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層； 制備第二犧牲襯墊層，覆蓋在第一犧牲襯墊層和掩膜層之上； 各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層，除去第二犧牲襯墊層位于溝槽上部底部的部分； 刻蝕去除第一犧牲襯墊層位于溝槽上部底部處從第二犧牲襯墊層中裸露的部分； 刻蝕暴露在溝槽上部的底部下方的襯底，形成溝槽下部，剝離第一、第二犧牲襯墊層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用各向同性干法或濕法刻蝕溝槽上部下方的襯底，形成溝槽下部，使溝槽下部與溝槽長(zhǎng)度方向正交的豎截面為圓形。
8.如權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,各向異性刻蝕第二犧牲襯墊層時(shí),掩膜層和其上方的第二犧牲襯墊層構(gòu)成的復(fù)合層，在刻蝕步驟中被減薄； 并在刻蝕去除位于溝槽上部的底部處的第一犧牲襯墊層時(shí)，以剩余的復(fù)合層和第二犧牲襯墊層保留在溝槽上部側(cè)壁上的部分作為刻蝕掩膜。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟S3~S4中: 先在溝槽上部和溝槽下部的內(nèi)壁上以及襯底的上表面上生成一個(gè)絕緣層，然后再在絕緣層上沉積導(dǎo)電材料，導(dǎo)電材料同時(shí)還填充在溝槽內(nèi)；之后移除絕緣層上方的導(dǎo)電材料，和移除襯底上表面上方的絕緣層。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟SI~S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括: 利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，然后在溝槽上部側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層； 各向異性刻蝕第一犧牲襯墊層，除去第一犧牲襯墊層位于溝槽上部的底部的部分； 各向同性刻蝕暴露在溝槽上部底部下方的襯底,形成溝槽下部,剝離第一犧牲襯墊層。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟SI~S2中制備溝槽上部和溝槽下部的步驟包括: 利用帶有開(kāi)口圖形的掩膜層刻蝕襯底以形成溝槽上部，并剝離掩膜層，然后在襯底上表面生成第一犧牲襯墊層，以及在溝槽上部的側(cè)壁和底部生成第一犧牲襯墊層； 制備第二犧牲襯墊層，覆蓋在第一犧牲襯墊層之上； 各向異性刻蝕第二犧 牲襯墊層，除去第二犧牲襯墊層位于溝槽上部底部的部分，和將交疊在襯底上表面上方的第一犧牲襯墊層除去，僅僅保留位于溝槽上部側(cè)壁上的第二犧牲襯墊層； 刻蝕去除第一犧牲襯墊層位于溝槽上部底部處從第二犧牲襯墊層中裸露的部分； 刻蝕暴露在溝槽上部的底部下方的襯底，形成溝槽下部，剝離第一、第二犧牲襯墊層。
【文檔編號(hào)】H01L21/329GK103956388SQ201410102567
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】陳世杰, 黃曉櫓, 沈健, 蔣建, 陳逸清 申請(qǐng)人:中航（重慶）微電子有限公司