[發(fā)明專利]一種溝槽半導(dǎo)體裝置及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310018668.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN103943666A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朱江
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/861;H01L29/872;H01L21/329
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種溝槽半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明還涉及一種溝槽半導(dǎo)體裝置的制備方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是制造功率整流器件的基本結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件被大量使用在電源管理和電源應(yīng)用上，功率半導(dǎo)體器件中最基本的結(jié)構(gòu)為半導(dǎo)體結(jié)，半導(dǎo)體結(jié)包括了PN結(jié)和肖特基勢(shì)壘結(jié)；降低半導(dǎo)體結(jié)的導(dǎo)通電阻和開啟壓降是功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的重要趨勢(shì)。

傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)通電阻和開啟壓降隨器件反向阻斷電壓的升高而快速上升，使得器件具有較高的正向?qū)▔航怠?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題提出，提供一種溝槽半導(dǎo)體裝置及其制備方法。

一種溝槽半導(dǎo)體裝置，其特征在于：包括：襯底層，為半導(dǎo)體材料構(gòu)成；漂移層，為第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料構(gòu)成，位于襯底層之上；多個(gè)溝槽，溝槽位于漂移層中；半導(dǎo)體結(jié)，為PN結(jié)或肖特基勢(shì)壘結(jié)，位于溝槽內(nèi)壁；歐姆接觸區(qū)，位于溝槽之間半導(dǎo)體材料上表面或溝槽側(cè)壁上部表面；表面金屬層，位于器件上表面，將歐姆基礎(chǔ)區(qū)和半導(dǎo)體結(jié)表面電極相連。其中所述的半導(dǎo)體裝置溝槽底部可以設(shè)置條狀具有電荷補(bǔ)償功能的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料或具有電荷補(bǔ)償功能的絕緣材料。

一種溝槽半導(dǎo)體裝置的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層，然后在表面形成絕緣層；進(jìn)行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣介質(zhì)，進(jìn)行第一導(dǎo)電雜質(zhì)擴(kuò)散；腐蝕表面薄絕緣層，然后刻蝕裸露半導(dǎo)體材料形成溝槽；淀積金屬進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢(shì)壘結(jié)，或者在溝槽內(nèi)壁設(shè)置第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層形成PN結(jié)。

當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的正向偏壓（假定第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料為N型半導(dǎo)體材料，表面為陽(yáng)極背面為陰極）時(shí)，因從陽(yáng)極到陰極不存在半導(dǎo)體結(jié)，因此本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有極低的正向開啟壓降。

當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時(shí)，在溝槽內(nèi)壁半導(dǎo)體結(jié)產(chǎn)生的耗盡層相互交疊，從而屏蔽了陽(yáng)極到陰極的導(dǎo)電通道，使得本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有反向阻斷功能；通過(guò)在半導(dǎo)體裝置溝槽底部設(shè)置條狀具有電荷補(bǔ)償功能的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料或具有電荷補(bǔ)償功能的絕緣材料，可以提高半導(dǎo)體裝置反向阻斷能力。

另外本發(fā)明還提供了一種溝槽半導(dǎo)體裝置的制備方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；

圖6為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖。

其中，

1、襯底層；

2、二氧化硅；

3、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；

4、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；

5、肖特基勢(shì)壘結(jié)；

6、歐姆接觸區(qū)；

7、氧化硅（SiO）；

10、上表面金屬層；

11、下表面金屬層。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖1為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。

一種溝槽半導(dǎo)體裝置，包括：襯底層1，為N導(dǎo)電類型半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E19/CM³，在襯底層1下表面，通過(guò)下表面金屬層11引出電極；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3，位于襯底層1之上，為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E16/CM³，其上表面附近具有高濃度雜質(zhì)摻雜的區(qū)域；肖特基勢(shì)壘結(jié)5，位于溝槽內(nèi)壁，為半導(dǎo)體硅材料與勢(shì)壘金屬形成的硅化物，其中溝槽間距為0.5um；歐姆接觸區(qū)6，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料表面和溝槽側(cè)壁上部；器件上表面附有上表面金屬層10，為器件引出另一電極。

其制作工藝包括如下步驟：

第一步，在襯底層1表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層，淀積形成氮化硅層；

第二步，進(jìn)行光刻腐蝕工藝，半導(dǎo)體材料表面去除部分氮化硅，注入磷雜質(zhì)退火；

第三步，腐蝕注入窗口氧化層，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽，腐蝕去除氮化硅層；

第四步，在半導(dǎo)體材料表面淀積勢(shì)壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢(shì)壘結(jié)5，然后在表面淀積金屬形成上表面金屬層10；

第五步，進(jìn)行背面金屬化工藝，在背面形成下表面金屬層11，如圖1所示。

圖2為本發(fā)明的一種溝槽半導(dǎo)體裝置剖面示意圖，是在圖1基礎(chǔ)上，將第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4設(shè)置在溝槽底部。