[發(fā)明專利]含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管及終端結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210520057.5
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103855226A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉遠良;衷世雄
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管。本發(fā)明還涉及一種與所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

肖特基嵌位二極管以其良好的正向?qū)ㄌ匦约翱焖匍_關(guān)速度在功率器件領(lǐng)域占有一席之地，但是由于其本身制作上采用金屬半導(dǎo)體接觸，其反向耐壓及反向漏電情況不佳。

1990年提出一種名為TMBS（含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管）的產(chǎn)品（參見圖2所示），通過在EPI（外延層）中制作溝槽結(jié)構(gòu)能夠?qū)鹘y(tǒng)肖特基嵌位二極管（SBD，參見圖1所示）反向擊穿點由硅表面移至體內(nèi)溝槽底部，通過這種方式能夠?qū)BD產(chǎn)品的反向擊穿電壓BV做的更高的同時保證很小的正向壓降；另外，因為SBD產(chǎn)品的反向耐壓瓶頸不在表面的金屬半導(dǎo)體接觸，從而使金屬的選材方面得以更加靈活。

但是，由于溝槽的存在會使溝槽底部引起電場集中，導(dǎo)致該位置的耐壓相對薄弱，同時在該位置的氧化層結(jié)構(gòu)需要承受較大的壓降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，能夠強化溝槽底部的耐壓能力，使產(chǎn)品具有更好的反向耐壓能力；為此，本發(fā)明還要提供一種與所述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括：

一N型外延層，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極；

在所述N型外延層中形成的多個溝槽，在所述溝槽內(nèi)形成的一層氧化層，位于所述氧化層之上，填充滿所述溝槽的多晶硅；所述多個溝槽及其內(nèi)部的氧化層和多晶硅，構(gòu)成溝槽區(qū)域；

在所述溝槽底部形成的且包裹溝槽底部的P型摻雜區(qū)；各P型摻雜區(qū)相互之間不相連；

在所述N型外延層和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層，通過該金屬層將N型外延層與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極。

所述與上述含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管相匹配的終端結(jié)構(gòu)是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，對于終端區(qū)域的至少第一個溝槽內(nèi)的多晶硅會與原胞區(qū)等電位，向外端終端區(qū)域會放置幾個未與金屬層相連的浮動溝槽向外排列。

本發(fā)明針對TMBS產(chǎn)品容易在溝槽底部出現(xiàn)電場集中情況，在溝槽底部做一（N型外延為例）P型摻雜區(qū)，該PN結(jié)一方面能夠緩解氧化層所承受電壓，另一方面通過影響PN結(jié)形貌改變電場集中情況，使產(chǎn)品反向耐壓效果更好，且又不影響產(chǎn)品正向特性。

在保證肖特基二極管良好正向及開關(guān)特性前提下，能夠具有更好的反向耐壓特性及可靠性。從仿真結(jié)果也可以看出在溝槽底部增加注入方式形成P型摻雜區(qū)，可以降低溝槽底部電場強度，反向擊穿電壓約為10V，提升產(chǎn)品反向耐壓能力。

本發(fā)明的終端結(jié)構(gòu)與所述肖特基二極管相匹配，通過合理調(diào)整終端溝槽間距，能夠使終端耐壓達到最佳。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是傳統(tǒng)的肖特基二極管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是TMBS結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管終端實現(xiàn)形式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參見圖3所示，在下面的實施例中以N型外延為例，改進的含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管，包括：

一N型外延層1，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的負(fù)極2。所述N型外延層1的電阻率及厚度按照產(chǎn)品本身反向耐壓確定。

在所述N型外延層1中通過刻蝕工藝形成的多個溝槽3，在溝槽3內(nèi)部先生長一層第一氧化層8，然后再通過熱氧化或者CVD（化學(xué)氣相沉積）方式填入多晶硅7，最終形成溝槽區(qū)域。

在所述溝槽3的底部通過離子注入方式形成的P型摻雜區(qū)（P阱）4，該P型摻雜區(qū)4將所述溝槽3的底部包裹，各P型摻雜區(qū)4相互之間不會相連。

在所述N型外延層1和溝槽區(qū)域的上端形成的金屬層5，通過該金屬層5將N型外延層1與所述溝槽區(qū)域相連接，作為含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管正極6。

所述溝槽區(qū)域的存在使含溝槽結(jié)構(gòu)肖特基嵌位二極管的反向耐壓擊穿點由表面（即所述N型外延層1與金屬層5的界面）移至所述N型外延層1的內(nèi)部（即溝槽的底部位置），其臨界電場及耐壓區(qū)域較正常的二極管有提升，從而實現(xiàn)產(chǎn)品擊穿電壓及反向耐壓的改善。因為涉及到該位置電場分布，溝槽的深度及兩兩之間的間距需要根據(jù)產(chǎn)品反向耐壓調(diào)整。