【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種溝槽式肖特基二極管及其制作方法。

背景技術(shù)：

功率二極管是電路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，廣泛適用于在高頻逆變器、數(shù)碼產(chǎn)品、發(fā)電機(jī)、電視機(jī)等民用產(chǎn)品和衛(wèi)星接收裝置、導(dǎo)彈及飛機(jī)等各種先進(jìn)武器控制系統(tǒng)和儀器儀表設(shè)備的軍用場合。功率二極管正向著兩個(gè)重要方向拓展：(1)向幾千萬乃至上萬安培發(fā)展，可應(yīng)用于高溫電弧風(fēng)洞、電阻焊機(jī)等場合；(2)反向恢復(fù)時(shí)間越來越短，呈現(xiàn)向超快、超軟、超耐用方向發(fā)展，使自身不僅用于整流場合，在各種開關(guān)電路中有著不同作用。為了滿足低功耗、高頻、高溫、小型化等應(yīng)用要求對(duì)其的耐壓、導(dǎo)通電阻、開啟壓降、反向恢復(fù)特性、高溫特性等越來越高。

通常應(yīng)用的有普通整流二極管、肖特基二極管、pin二極管。它們相互比較各有特點(diǎn):肖特基整流管具有較低的通態(tài)壓降，較大的漏電流，反向恢復(fù)時(shí)間幾乎為零。而pin快恢復(fù)整流管具有較快的反向恢復(fù)時(shí)間，但其通態(tài)壓降很高。

溝槽式肖特基二極管,在該器件中,通過電場耗盡作用改變了電場強(qiáng)度分布,將電場強(qiáng)度的最大值從肖特基結(jié)位置轉(zhuǎn)移到了硅的內(nèi)部,有效地抑制了反向偏壓下出現(xiàn)的肖特基勢(shì)壘降低效應(yīng),從而減小了肖特基結(jié)的反向漏電流；另一方面,溝槽式肖特基二極管還可以降低有源區(qū)中電場強(qiáng)度的最大值,從而實(shí)現(xiàn)二極管反向擊穿電壓的增加,因此,在保證維持同樣擊穿電壓的前提下,可以使用比較高摻雜濃度的外延層,從而實(shí)現(xiàn)較低的正向?qū)妷骸Ｈ欢?，如何提高溝槽式肖特基二極管的器件性能是一個(gè)重要的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了溝槽式肖特基二極管及其制作方法，提高了器件性能。

一種溝槽式肖特基二極管，其包括n型襯底、形成于所述n型襯底表面的n型外延層、形成于所述n型外延層中的多個(gè)溝槽、形成于每個(gè)溝槽內(nèi)表面的氧化層、形成于所述溝槽中且設(shè)置于所述氧化層表面的多晶硅、形成于相鄰的兩個(gè)溝槽之間的n型外延層表面的p型注入?yún)^(qū)域、形成于所述氧化層、及所述多晶硅及所述p型注入?yún)^(qū)域上的金屬層。

在一種實(shí)施方式中，所述溝槽包括第一部分及位于所述第一部分上方的第二部分，所述第二部分的溝槽寬度大于所述第一部分的溝槽寬度，所述氧化層形成于所述第一部分溝槽的內(nèi)表面及所述第二部分的溝槽中。

在一種實(shí)施方式中，所述多晶硅位于所述第一部分的溝槽中，所述金屬層延伸至所述第二部分的溝槽中。

在一種實(shí)施方式中，所述p型注入?yún)^(qū)連接相鄰的兩個(gè)溝槽的第二部分中的氧化層。

在一種實(shí)施方式中，所述p型注入?yún)^(qū)包括第一區(qū)域與第二區(qū)域，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域上方，所述第二區(qū)域連接所述相鄰的兩個(gè)溝槽的第二部分中的氧化層，所述第一區(qū)域位于所述相鄰的兩個(gè)溝槽的第一部分之間。

一種溝槽式肖特基二極管的制作方法，其包括如下步驟：

提供n型襯底，在所述n型襯底表面形成n型外延層，在所述n型外延層表面制備氧化層；

在所述第一氧化層表面形成第一光刻膠，并對(duì)所述第一光刻膠進(jìn)行光刻，形成掩膜；

利用所述第一光刻膠形成的掩膜對(duì)所述第一氧化層進(jìn)行濕法刻蝕；

利用所述第一光刻膠及所述第一氧化層作為掩膜對(duì)所述n型外延層進(jìn)行干法刻蝕形成位于所述n型外延層中的多個(gè)溝槽，去除第一光刻膠；

對(duì)所述n型外延層進(jìn)行熱氧化從而在所述多個(gè)溝槽表面形成第二氧化層；

在所述多個(gè)溝槽中且所述第二氧化層表面形成多晶硅，去除第一氧化層；

在所述多個(gè)溝槽之間的n型外延層表面進(jìn)行p型離子注入形成p型注入?yún)^(qū)域；及

在所述p型注入?yún)^(qū)域、所述第二氧化層及所述多晶硅上形成金屬層。

在一種實(shí)施方式中，在所述多個(gè)溝槽中形成多晶硅，去除第一氧化層的步驟包括：

在所述多個(gè)溝槽中及溝槽之間的n型外延層表面形成多晶硅層；及

干法蝕刻所述溝槽之間的n型外延層表面的多晶硅層及所述第一氧化層從而去除所述溝槽之間的n型外延層表面的多晶硅層及所述第一氧化層并獲得所述位于溝槽中的多晶硅。

在一種實(shí)施方式中，所述溝槽包括第一部分及位于所述第一部分上方的第二部分，所述第二部分的溝槽寬度大于所述第一部分的溝槽寬度，所述第二氧化層形成于所述第一部分溝槽的內(nèi)表面及所述第二部分的溝槽中。

在一種實(shí)施方式中，所述多晶硅位于所述第一部分的溝槽中，所述金屬層延伸至所述第二部分的溝槽中，所述p型注入?yún)^(qū)連接相鄰的兩個(gè)溝槽的第二部分中的第二氧化層。

在一種實(shí)施方式中，所述p型注入?yún)^(qū)包括第一區(qū)域與第二區(qū)域，所述第二區(qū)域位于所述第一區(qū)域上方，所述第二區(qū)域連接所述相鄰的兩個(gè)溝槽的第二部分中的第二氧化層，所述第一區(qū)域位于所述相鄰的兩個(gè)溝槽的第一部分之間。

本發(fā)明溝槽式肖特基二極管在傳統(tǒng)的溝槽式肖特基二極管結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在溝槽之間進(jìn)行離子注入形成p型注入?yún)^(qū)域形成歐姆接觸。與傳統(tǒng)溝槽式肖特基二極管相比，在相同電壓下本發(fā)明器件中的最大場強(qiáng)仍在器件的下部溝槽的底部邊緣，但最大場強(qiáng)的值有降低，溝槽之間的歐姆接觸受到p型注入?yún)^(qū)域保護(hù)提高耐壓能力，所以器件的擊穿電壓增大。在器件未擊穿之前漏電流出現(xiàn)在溝槽和歐姆接觸位置，但本發(fā)明溝槽式肖特基二極管和傳統(tǒng)溝槽式肖特基二極管相比，不同位置處的電場強(qiáng)度值都有所下降，所以可以有效地減弱肖特基勢(shì)壘降低效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)更低的漏電流。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發(fā)明溝槽式肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示溝槽式肖特基二極管的制作方法的流程圖。

圖3-圖10是圖2所示制作方法的各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。

【主要元件符號(hào)說明】

溝槽式肖特基二極管100；n型襯底101；n型外延層102；溝槽103；氧化層104、111；多晶硅105；p型注入?yún)^(qū)域106；金屬層107；第一部分1031；第二部分1032；第一區(qū)域1061；第二區(qū)域1062步驟s1～s8

【具體實(shí)施方式】

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明溝槽式肖特基二極管100的結(jié)構(gòu)示意圖。所述溝槽式肖特基二極管100包括n型襯底101、形成于所述n型襯底101表面的n型外延層102、形成于所述n型外延層102中的多個(gè)溝槽103、形成于每個(gè)溝槽103內(nèi)表面的氧化層104、形成于所述溝槽103中且設(shè)置于所述氧化層104表面的多晶硅105、形成于相鄰的兩個(gè)溝槽103之間的n型外延層102表面的p型注入?yún)^(qū)域106、及形成于所述氧化層104、所述多晶硅105及所述p型注入?yún)^(qū)域106上的金屬層107。

所述溝槽103包括第一部分1031及位于所述第一部分1031上方的第二部分1032，所述第二部分1032的溝槽寬度大于所述第一部分1031的溝槽寬度，所述氧化層104形成于所述第一部分1031溝槽的內(nèi)表面及所述第二部分1032的溝槽中。

所述多晶硅105位于所述第一部分1031的溝槽中，所述金屬層107延伸至所述第二部分1032的溝槽中。

所述p型注入?yún)^(qū)106連接相鄰的兩個(gè)溝槽103的第二部分1032中的氧化層104。所述p型注入?yún)^(qū)106包括第一區(qū)域1061與第二區(qū)域1062，所述第二區(qū)域1062位于所述第一區(qū)域1061上方，所述第二區(qū)域1062連接所述相鄰的兩個(gè)溝槽103的第二部分1032中的氧化層104，所述第一區(qū)域1061位于所述相鄰的兩個(gè)溝槽103的第一部分1031之間。

請(qǐng)參閱圖2-圖10，圖2是圖1所示溝槽式肖特基二極管100的制作方法的流程圖，圖3-圖10是圖2所示制作方法的各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。所述溝槽式肖特基二極管100的制作方法包括以下步驟s1～s8。

步驟s1，請(qǐng)參閱圖3，提供n型襯底101，在所述n型襯底101表面形成n型外延層102，在所述n型外延層102表面制備第一氧化層111。所述第一氧化層111為二氧化硅層。

步驟s2，請(qǐng)參閱圖4，在所述第一氧化層111表面形成第一光刻膠，并對(duì)所述第一光刻膠進(jìn)行光刻，形成掩膜。

步驟s3，請(qǐng)參閱圖5，利用所述第一光刻膠形成的掩膜對(duì)所述第一氧化層111進(jìn)行濕法刻蝕，從而在所述第一氧化層111中形成多個(gè)貫穿所述第一氧化層111的溝槽刻蝕窗口112。

步驟s4，請(qǐng)參閱圖6，利用所述第一光刻膠及所述第一氧化層111作為掩膜對(duì)所述n型外延層102進(jìn)行干法刻蝕形成位于所述n型外延層102中的多個(gè)溝槽103，去除第一光刻膠。

步驟s5，請(qǐng)參閱圖7，對(duì)所述n型外延層102進(jìn)行熱氧化從而在所述多個(gè)溝槽103表面形成第二氧化層(即所述氧化層104)。

步驟s6，在所述多個(gè)溝槽103中且所述第二氧化層104表面形成多晶硅，去除第一氧化層111。具體地，請(qǐng)參閱圖8及圖9，所述步驟s6包括：

在所述多個(gè)溝槽103中及溝槽103之間的n型外延層102表面形成多晶硅層；及

干法蝕刻所述溝槽103之間的n型外延層102表面的多晶硅層及所述第一氧化層111從而去除所述溝槽103之間的n型外延層102表面的多晶硅層及所述第一氧化層111并獲得所述位于溝槽103中的多晶硅105。

步驟s7，請(qǐng)參閱圖10，在所述多個(gè)溝槽103之間的n型外延層102表面進(jìn)行p型離子注入形成p型注入?yún)^(qū)域106。

步驟s8，請(qǐng)參閱圖1，在所述p型注入?yún)^(qū)域106、所述第二氧化層104及所述多晶硅105上形成金屬層107。

本發(fā)明溝槽式肖特基二極管100在傳統(tǒng)的溝槽式肖特基二極管結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在溝槽103之間進(jìn)行離子注入形成p型注入?yún)^(qū)域106形成歐姆接觸。與傳統(tǒng)溝槽式肖特基二極管相比，在相同電壓下本發(fā)明器件中的最大場強(qiáng)仍在器件的下部溝槽103的底部邊緣，但最大場強(qiáng)的值有降低，溝槽103之間的歐姆接觸受到p型注入?yún)^(qū)域106保護(hù)提高耐壓能力，所以器件的擊穿電壓增大。在器件未擊穿之前漏電流出現(xiàn)在溝槽103和歐姆接觸位置，但本發(fā)明溝槽式肖特基二極管100和傳統(tǒng)溝槽式肖特基二極管相比，不同位置處的電場強(qiáng)度值都有所下降，所以可以有效地減弱肖特基勢(shì)壘降低效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)更低的漏電流。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。