[發明專利]肖特基二極管芯片、器件及芯片復合勢壘的制備方法

有效

• 申請號: 201310697224.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103681885B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 陳守迎;張聰;董軍;單維剛;楊曉亮;沈中堂;宋迎新
• 申請（專利權）人: 濟南市半導體元件實驗所
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/329;H01L29/24
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

????本發明特別涉及一種復合金屬硅化物/硅接觸復合勢壘的制備工藝及含有該復合勢壘的肖特基二極管芯片和器件，是肖特基勢壘器件制造的關鍵核心技術。

背景技術

功率肖特基二極管是利用金屬與半導體接觸形成的金屬－半導體結原理制作的。功率肖特基器件的電性參數主要有：正向壓降、反向電壓、反向漏電等。它屬一種低功耗、超高速半導體器件,多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續流二極管、保護二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用,在通信電源、變頻器、智能手機等中比較常見。為了平衡正向反向特性之間的矛盾，使其既具有低正向壓降，又有較小的反向漏電流，選擇合適的勢壘金屬是十分關鍵的。

申請人于2007年研究了一種功率肖特基器件勢壘方法，申請號為200710014421.X，該工藝選用單一金屬鉬作為勢壘金屬，選擇單一金屬鈦作為擴散勢壘，采用H₂保護退火、磁控濺射等工藝手段，所得器件的正向特性、反向耐壓、反向漏電流和抗燒毀能力均較好。但是該工藝及所得器件還存在以下缺點：1、勢壘金屬選擇單一金屬鉬，不能有效調節勢壘高度，平衡正向反向特性之間的矛盾，器件的正向特性、反向特性、反向耐壓和抗燒毀、抗靜電能力還有待提高，在高溫環境下使用易于燒毀；2、選用鈦作為擴散勢壘，鈦金屬雖然粘附性強，但活躍性較高，阻擋擴散作用較弱，使器件的抗疲勞性能降低；3、在大電流密度下，抗電遷移性能差。

目前航天航空、太陽能發電、LED照明、智能電源等領域，由于環境等因素要求所使用的肖特基二極管具有高結溫、低漏電、高ESD、抗反向能量沖擊強等性能。因此研究新的性能更好的肖特基器件和工藝十分重要。

發明內容

本發明為了彌補背景技術中的不足，提供了一種肖特基二極管芯片以及含有該芯片的功率肖特基器件，該芯片和器件各項性能都很好，尤其是具有很好的耐高溫、抗靜電性能，并且反向浪涌大、反向漏電流小，正向壓降小，克服了肖特基器件正向特性和反向特性的矛盾。

本發明還提供了肖特基二極管芯片復合勢壘的制備方法，該方法成本低，實用性高，可以調整勢壘高度，減小反向漏電流，提高了芯片的正向特性、反向耐壓能力和抗燒毀、抗疲勞能力，既能滿足高溫性能的要求又能滿足正向性能的要求。

本發明是通過如下技術方案實現的：?

一種肖特基二極管芯片，其特征是：包括N型硅半導體襯底，半導體襯底的正面設有NiPtSi勢壘層，所述勢壘層與半導體襯底直接接觸，形成NiPtSi-Si勢壘。

上述肖特基二極管芯片中，還包括以下結構：在半導體襯底的正面設有氧化層，所述氧化層的中間部位具有開窗，在開窗內設有勢壘層，所述勢壘層與半導體襯底直接接觸并延伸到部分氧化層上，在勢壘層上設有正面多層金屬電極，在半導體襯底的背面設有背面多層金屬電極。

上述肖特基二極管芯片中，所述NiPtSi勢壘層的厚度為800??。

上述肖特基二極管芯片中，所述開窗縱截面為T形。

上述肖特基二極管芯片中，在半導體襯底中還設有保護環，所述保護環位于開窗的邊緣，環繞開窗。所述保護環是由硼擴散方式形成的。

上述肖特基二極管芯片中，所述勢壘層覆蓋臺面并延伸到氧化層的最高表面上。

上述肖特基二極管芯片中，所述正面多層金屬電極由下至上依次為鎢鈦金屬層、鎳釩金屬層和銀金屬層；所述背面多層金屬電極由上至下依次為鈦金屬層、鎳金屬層和銀金屬層。?

上述肖特基二極管芯片中，正面多層金屬電極中，鎢鈦金屬層厚度為1000?，鎳釩金屬層厚度為800?，銀金屬層厚度為3μm；背面多層金屬電極中，鈦金屬層厚度為3000?，鎳金屬層厚度為4000?，銀金屬層厚度為2μm。

本發明肖特基二極管芯片可用于制成多種功率肖特基器件，包括本發明肖特基二極管芯片的功率肖特基器件也在本發明保護范圍之內。

本發明的功率肖特基器件復合勢壘可以采用以下步驟制備：氧化→一次光刻→硼擴散→主擴散→二次光刻→濺射勢壘金屬→真空退火→剝離清洗→磁控濺射正面多層金屬→三次光刻→背面減薄→背面蒸發多層金屬→合金化→中間測試及劃、分片。

上述肖特基二極管芯片復合勢壘的制備方法具體包括以下步驟：

（1）對N型硅半導體襯底進行氧化形成氧化層；

（2）進行第一次光刻在氧化層上形成開窗；

（3）進行硼擴散在開窗的邊緣形成保護環；

（4）高溫主擴推進結深；高溫主擴散，進行保護環結深推進；

（5）進行第二次光刻，形成勢壘區窗口；