[實用新型]低勢壘肖特基二極管的結構

有效

• 申請號: 201120534643.6
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN202394978U
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 劉憲成;吳志偉;王平
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/24
• 分類號: H01L29/24;H01L29/872
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及一種半導體分立器件，尤其涉及一種低勢壘肖特基二極管的結構。

背景技術

肖特基二極管是以金屬(或金屬硅化物)和半導體接觸形成的二極管，簡稱肖特基二極管(Schottky?Barrier?Diode)，具有正向壓降低、反向恢復時間很短的特點.由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。

對于二極管來說，正向功耗PF＝IF×VF對總體功耗的貢獻最大。由于二極管電流(IF)是由應用預先決定的，因此要想降低功耗只能想辦法降低正向壓降(VF)。對于硅外延工藝的肖特基二極管，正向壓降VF取決于使用的勢壘合金層、外延條件(例如外延厚度及外延電阻率)、以及有源區域面積。對于特定規格的肖特基二極管來說外延條件的優化空間較為有限，而通過增大有源面積來降低正向壓降VF與器件小型化要求相沖突，并且還會提高二極管電容，從而增大電路損耗。同時還需要考慮的是當正向電壓降低時，反向電流(IR)會變大。

因此，在肖特基二極管的制造中選擇適當的勢壘合金層變得尤為重要，目前鉻(Cr)，鎳(Ni)，鎳鉑(NiPt)，鉬(Mo)等金屬的硅化物已被大多數制造廠廣泛應用于制作肖特基二極管的勢壘合金層，但對于更低正向功耗的低勢壘肖特基二極管來說以上金屬的硅化物勢壘高度已不能滿足市場要求。

金屬功函數是影響金屬硅化物的勢壘高度的主要因素之一，而在已確定工藝條件的前提下，只能通過選擇金屬功函數低的金屬來形成金屬硅化物，以減小正向壓降(VF)。

表一為常用金屬的功函數列表，如表一所示，金屬鈦(Ti)功函數較小，且其硅化物的勢壘高度較低，將二硅化鈦(TiSi₂)勢壘應用于小信號肖特基二極管可較大程度上減小肖特基二極管的正向壓降(VF)。

表一

??金屬元素??功函數(eV)??鉑(Pt)??5.65??鎳(Ni)??5.15??鉻(Cr)??4.5??鈦(Ti)??4.33

在VLSI(超大規模集成電路)中，二硅化鈦由于其低阻特性已被廣泛應用于0.35和0.25微米MOS技術中作為互連和接點材料。在期刊《固體電子學研究與進展》的《VLSI中鈦硅化物肖特基接觸特性與退火條件》中介紹了使鈦(Ti)與硅(Si)在快速退火爐管中反應制作出的二硅化鈦(TiSi₂)的方法，并且在一次制作工藝中可以同時制作出滿足電路要求的肖特基二極管，同時可以將氮化鈦(TiN)或氮化鈦(TiN)與氧氣(O₂)反應生成的氮氧化鈦(TiON)作為擴散阻擋層，有效地防止金屬鋁的滲透形成鋁尖楔，以上工藝有效地提高了工藝兼容性。

然而，應用場合的不同決定了不同的肖特基二極管對工藝的要求大不相同，在集成電路中，二硅化鈦的主要用途為作為金屬連線，工藝兼容制做出的肖特基器件在各方面性能參數都相對較差，而分立器件的肖特基二極管對參數規格，可靠性等均有較高要求。在VLSI中經過退火用作擴散金屬保護層的氮化鈦或氮氧化鈦經過爐管高溫會吸附雜質，表面狀態不佳，會影響器件可靠性，不宜用作分立器件的肖特基二極管的擴散阻擋層，同時氮氧化鈦對很多種酸免疫在以濕法腐蝕為主的刻蝕工藝中氮氧化鈦的出現將是件令人頭痛的事情，難以挑選到合適的酸液腐蝕氮氧化鈦。