[發明專利]新型金屬半導體接觸制作肖特基二極管

無效

• 申請號: 00120878.0
• 申請日: 2000-08-04
• 公開（公告）號: CN1337747A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 陳慶豐
• 申請（專利權）人: 北京普羅強生半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于勢壘金屬與硅接觸形成肖特基二極管，利用勢壘金屬從硅開始至與硅表面SiO2過接觸部分形成的緩沖臺階(Taper)，可以簡便制作SBD，其性能與常規方法制作的SBD相當。

1)??多種錐形角度使用；

2)??勢壘金屬上面，勢壘金屬與外部引線用金屬層形成混合(合金)層；

3)??勢壘金屬端部越過直接在硅表面形成的合金層，與SiO2/PSG或其他薄膜接觸；

4)??勢壘金屬膜淀積過程中，淀積速度發生變化；

5)??勢壘金屬通常使用Mo，Ti，W，Cr等；

6)??勢壘金屬與外部引線用金屬層的過渡層通常為A1；

7)??外部引線用金屬層包括Al，Al-Si-Cu及Al-Mo-Ni等；

8)??上述各項的組合物。

圖1表示實現本發明的一個實例

1(a)硅襯底??1(b)外延層????2)SiO2等薄膜????3)勢壘金屬

4)包含勢壘金屬的混合層及外部引線用金屬層圖2??勢壘金屬硅接觸角度和最高限界電流的關系

(a)接觸角度的定義????(b)接觸角度和最高限界電流的關系

圖中縱軸表示最高限界電流的歸一化值，非實際的電流值。圖3通常SBD結構剖面圖

1)硅襯底????2)外延層(n)????3)P+型保護環????4)勢壘金屬????5)SiO2

等薄膜

6)外部引線用金屬層

本發明主要與肖特基二極管(SBD)的制造方法和結構相關，其主要特征對照圖1和圖3較容易理解，在本發明的制造方法中，沒有通常的保護環制作步驟，兩者結構上的簡單區別，在實際應用中會產生很好的效果。

以下是與本發明相關的說明。

圖3中結構3)P+保護環，是應用電路要求的結果。二極管應用于整流電路時，為了平滑輸出電壓的波形，需要接入電感進行平滑濾波。電感工作的特點是隨著輸入信號頻率的增加，內部阻抗增加。例如，在電源開關打開的瞬間，電壓從零急劇上升到額定值，瞬間隨時間的變化率(du/dt)為無窮大，此時刻電感的阻抗為零。在這種情況下，二極管的負載為零(短路)，巨大的短路電流流過二極管，造成二極管損壞。P+保護環的作用在于此時的電流分散效果，防止二極管損壞。這種方法非常有效，一直以來在實踐中得到廣泛的應用，但存在以下缺點：

1)在生產過程中光刻掩膜版數目增加，導致成本上升，成品率下降；

2)熱處理回數增加，必須增加處理設備(至少兩種設備)；

3)熱處理回數增加，需要較厚的外延層，材料成本上升；

4)熱處理回數增加，襯底雜質擴散導致外延層電阻率下降，為了對其進行補償，

需要較高電阻率的外延層。在這種條件下，電流集中的熱點更容易發生，造成二

極管損壞。

在本發明中，上述缺點全部得以解決，可能使用低價格的材料，工藝簡化，使用設備種類減少，綜合效果大大降低了生產成本。

以下為實例的說明。

具有與圖3中結構3)P+保護環相當作用，是本發明的本質，在圖2中詳細說明。

圖2(a)與圖1中2)和圖3中5)相同，表示該層與硅襯底的接觸角度(alpha)，這個角度與最高限界電流的關系在圖2(b)中表示出來。實驗結果表明，接觸角度在3-15°時，其通過的極限電流強度與采用通常方法制作的SBD相當；接觸角度大于25°時，極限電流強度會大幅下降。

接觸角度變化而導致極限電流強度變化的理由如下：硅襯底和勢壘金屬的不連續接觸(接觸角度為90°)場合，過度的電流在接觸端部極短時間內流過，造成接觸端部損壞。圖3中結構3)P+保護環的使用，擴散層底步曲率緩和了電流密度，極限電流強度得以增加。

本發明著眼于硅襯底和勢壘金屬不連續的急劇電位變化而導致電流集中，通過緩和電位的變化，分散電流的集中，提高通過SBD的極限電流強度。

具體實施方法說明如下：

Si襯底準備，洗凈后高溫氧化。例如1000℃?Wet?O2，氧化過程中POC13提供，然后再次高溫氧化。在SiO2形成必要光刻膠圖形，再用適當的化學藥品進行腐蝕。在接觸傾斜面形成時，注意控制化學藥品溫度和組成成分的變化。洗凈后，勢壘金屬層形成，開始時淀積速度慢，然后增加淀積速度，例如：開始時1A/s，然后50A/s。勢壘金屬層形成后，為了提高器件的可靠性和降低正向壓降Vf，勢壘金屬層上面還要形成過渡層及外部引線用金屬層。

為了保證極限電流強度的增加，實驗表明，圖1中2-(a)保留10-30micron具有良好的效果；接觸電極金屬層10-30micron將確保器件的性能更為安全。本發明使用簡便的方法制作SBD，其性能與常規方法制作的相當，大幅度降低了生產成本，具有極大的實用價值。