本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溝槽型肖特基二極管。

背景技術(shù)：

二極管廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品之中，是一種不可或缺的電子元器件，正向?qū)▔航岛头聪驌舸╇妷菏怯绊懝β识O管性能的兩個重要參數(shù)。正向?qū)▔航抵饕绊懥硕O管的正向?qū)〒p耗，反向擊穿電壓則影響著器件的可靠性等。傳統(tǒng)的二極管主要有PN結(jié)二極管和肖特基二極管。其中，PN結(jié)二極管能夠承受較高的反向阻斷電壓，穩(wěn)定性好，但是其正向?qū)▔航递^大，反向恢復(fù)時間較長。肖特基二極管是通過在金屬和半導(dǎo)體之間形成電氣非線性接觸，具有相對較低的通態(tài)壓降。同時由于是單極導(dǎo)電，沒有額外載流子的注入和存儲，因而關(guān)斷過程很快。但是肖特基二極管反向漏電流較大，溫度特性較差。此外，由于肖特基二極管是單極載流子導(dǎo)電器件，其擊穿電壓和正向?qū)▔航抵g也存在著“硅極限”問題。要提高肖特基二極管的擊穿電壓，需要增大漂移區(qū)厚度、降低漂移區(qū)摻雜濃度，這樣必然帶來正向?qū)▔航档纳咭约罢驅(qū)〒p耗的增加。因此，肖特基二極管只能應(yīng)用于中低壓領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的，就是肖特基二極管的正向?qū)▔航岛头聪驌舸╇妷旱南嗷ッ?，本發(fā)明提出一種溝槽型肖特基二極管，通過在深槽內(nèi)填充肖特基金屬，增大肖特基結(jié)的有效面積，提高其電流能力；同時通過器件漂移區(qū)內(nèi)的體電極結(jié)構(gòu)引入橫向電場以及適當(dāng)增大漂移區(qū)摻雜濃度，使其在實現(xiàn)較高反向擊穿電壓的同時具有較低的正向?qū)▔航怠?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種溝槽型肖特基二極管，包括從下至上依次層疊設(shè)置的金屬化陰極1、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底2、漂移區(qū)3和金屬化陽極10；所述漂移區(qū)3包括第一深槽4和第二深槽5，所述第二深槽5位于兩側(cè)的第一深槽4之間；所述第二深槽5中填充有多晶硅7，所述多晶硅7與第二深槽5側(cè)壁之間具有薄氧化層63，多晶硅7和薄氧化層63的底部之間具有第一厚氧化層62，所述多晶硅7與金屬化陽極10、薄氧化層63和第一厚氧化層62接觸；所述第一深槽4的下端具有第二厚氧化層61，第一深槽4中還填充有肖特基金屬9，所述肖特基金屬9的下表面與第二厚氧化層61，肖特基金屬9的上表面與金屬化陽極10接觸，且肖特基金屬9的上層沿漂移區(qū)3的上表面向水平方向左右延伸至第二深槽5的邊緣；所述第一深槽4與肖特基金屬9相連的外側(cè)壁及肖特基金屬9的下表面具有第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體輕摻雜區(qū)8。

進一步的，所述第一深槽4和第二深槽5的深度相同。

進一步的，所述第一深槽4和第二深槽5的底部沿垂直方向向下延伸至于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底2接觸。

進一步的，所述第一種導(dǎo)電類型是N型而所述第二種導(dǎo)電類型是P型，或者所述第一種導(dǎo)電類型是P型而第二種導(dǎo)電類型的N型。

本發(fā)明的有益效果為，增大了肖特基結(jié)的有效面積，提高電流能力，同時通過深槽中的薄氧化層、摻雜多晶硅與漂移區(qū)形成MIS電容結(jié)構(gòu)，從而在漂移區(qū)中引入橫向電場，可以獲得較高的反向擊穿電壓和較小的導(dǎo)通電阻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的實施例1的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的實施例2的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的實施例3的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4到圖14是本發(fā)明提供的一種溝槽型肖特基二極管的制造工藝流程的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案：

實施例1

如圖1所示，本例的一種溝槽型肖特基二極管，包括從下至上依次層疊設(shè)置的金屬化陰極1、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底2、漂移區(qū)3和金屬化陽極10；所述漂移區(qū)3包括第一深槽4和第二深槽5，所述第二深槽5位于兩側(cè)的第一深槽4之間；所述第二深槽5中填充有多晶硅7，所述多晶硅7與第二深槽5側(cè)壁之間具有薄氧化層63，多晶硅7和薄氧化層63的底部之間具有第一厚氧化層62，所述多晶硅7與金屬化陽極10、薄氧化層63和第一厚氧化層62接觸；所述第一深槽4的下端具有第二厚氧化層61，第一深槽4中還填充有肖特基金屬9，所述肖特基金屬9的下表面與第二厚氧化層61，肖特基金屬9的上表面與金屬化陽極10接觸，且肖特基金屬9的上層沿漂移區(qū)3的上表面向水平方向左右延伸至第二深槽5的邊緣；所述第一深槽4與肖特基金屬9相連的外側(cè)壁及肖特基金屬9的下表面具有第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體輕摻雜區(qū)8。

本例中第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料為N型半導(dǎo)體硅，本實施例的工作原理為：

本例的一種溝槽型肖特基二極管，其正向?qū)〞r的電極連接方式為：金屬化陽極10接高電位，金屬化陰極1接低電位。肖特基金屬9與輕摻雜N型區(qū)8形成肖特基結(jié)，由于深槽4具有較大的側(cè)面積，因而增大了肖特基結(jié)的有效面積，提高了電流能力；同時，由于N型區(qū)8是低摻雜的，形成的肖特基結(jié)開啟電壓較低。在輕摻雜區(qū)8外面的漂移區(qū)3摻雜濃度則可以較高，因此可以獲得較低的導(dǎo)通電阻。

本例的一種溝槽型肖特基二極管，其反向阻斷時的電極連接方式為：金屬化陽極10接低電位，金屬化陰極1接高電位。位于深槽4底部的厚氧化層61以及位于深槽5底部的厚氧化層62，可以降低溝槽底部拐角處的電場峰值，使擊穿不在此處發(fā)生或是在更高的反向電壓下發(fā)生。同時，由于位于漂移區(qū)內(nèi)的多晶硅7接低電位，與高電位的漂移區(qū)3之間產(chǎn)生橫向電場，輔助漂移區(qū)3耗盡，使漂移區(qū)3在縱向方向上的電學(xué)特性相當(dāng)于本征半導(dǎo)體，以承受更高的反向電壓，這也是漂移區(qū)3摻雜濃度可以較高的原因。

第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料為P型半導(dǎo)體時，工作原理類似，這里不再贅述。

實施例2

本例在實施例1的基礎(chǔ)之上，加大了深槽4和深槽5的深度，使厚氧化層61、62與襯底2相連。本例的有益效果為，可以進一步增大肖特基結(jié)的有效面積，同時提高反向耐壓，減小反向漏電流。

實施例3

本例在實施例1的基礎(chǔ)之上，用具有第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體埋層11替換深槽4底部的厚氧化層61。本例的有益效果為，可以進一步防止深槽底部拐角處出現(xiàn)電場集中，提高反向耐壓。

以實施例1為例，本發(fā)明結(jié)構(gòu)可以用以下方法制備得到，工藝步驟為：

(1)單晶硅準(zhǔn)備及外延生長：如圖4，在具有第一導(dǎo)電類型的重摻雜單晶硅襯底2上，采用氣相外延VPE等方法生長具有一定厚度和摻雜濃度、同一導(dǎo)電類型的外延層(即所述的漂移區(qū)3)；

(2)刻蝕深槽：如圖5，淀積硬掩膜12(如氮化硅)作為刻蝕的阻擋層，進行深槽刻蝕形成深槽4和深槽5，具體刻蝕工藝可以使用反應(yīng)離子刻蝕或等離子刻蝕；

(3)淀積厚氧化層：如圖6，在深槽4、深槽5內(nèi)部以及上表面淀積厚氧化層；

(4)氧化層回刻：如圖7，反刻深槽4、深槽5內(nèi)的部分氧化物，形成槽底的厚氧化層61和62；

(5)再次淀積氧化層：如圖8，在深槽的側(cè)面、底部以及上表面再次淀積生長具有一定厚度的氧化層63，此步驟需控制好生長時間，防止側(cè)壁氧化層過厚；

(6)填充多晶：如圖9，在上述形成的側(cè)壁具有氧化層的深槽內(nèi)填充具有第一導(dǎo)電類型的多晶硅7；

(7)刻蝕部分多晶及氧化層：如圖10，在深槽5上方淀積掩膜層13，刻蝕深槽4內(nèi)的多晶以及部分氧化層，刻蝕時需注意將深槽4側(cè)壁的氧化層全部刻蝕掉；

(8)離子注入：離子注入前，去除為了刻槽而淀積的掩膜層。注入時采用斜角離子注入，注入的離子具有第二導(dǎo)電類型，與漂移區(qū)3經(jīng)雜質(zhì)補償之后，形成具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)8，如圖11；

(9)淀積肖特基金屬：在深槽4以及上表面淀積肖特基金屬9，如圖12；

(10)刻蝕接觸孔：在掩膜層14的阻擋下，刻蝕深槽5上方的肖特基金屬及部分多晶，形成接觸孔，如圖13；

(11)淀積金屬化電極：去除掩膜層，然后在上表面和下表面淀積金屬化電極，形成陽極10和陰極1，如圖14。其中陽極10與肖特基金屬9及多晶硅7相連，陰極1與重摻雜襯底1相連。

以上實施例中，還可用碳化硅、砷化鎵或鍺硅等半導(dǎo)體材料替代硅。