[發明專利]肖特基整流器及其制作方法

有效

• 申請號: 201410020540.6
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN104795452B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 顧建平;紀剛
• 申請（專利權）人: 上海韋爾半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329;H01L21/265
• 代理公司: 上海弼興律師事務所31283
• 代理人: 薛琦,呂一旻

技術領域

本發明涉及一種整流器件及其制作方法，特別是涉及一種耐高壓肖特基整流器及其制作方法。

背景技術

作為一種最常用的半導體二極管，整流二極管因其具有單向導電性，在反向偏置下能抗耐高電壓，因而被廣泛地應用在電源整流，電流控向，截波等電子電器產品領域。隨著移動數碼產品，如手機，平板電腦等廣泛使用，低的正向壓降，高速反應的整流器件更是這些產品中不可缺少的部件。肖特基二極管便是其中的一類整流二極管，其正反向轉換速度快，正向導通壓降相對硅材料的PN結更低，在交流直流轉換電源，太陽能上廣泛也被大量使用。

傳統的肖特基整流器件采用了臺面工藝（例如圖1所示的結構，標記10表示N型襯底，11表示N+摻雜層，12表示金屬），金屬（如鋁、鉬）與摻雜的硅材料（如N型摻雜）結合構成了肖特基勢壘，其具有整流特性，陽極為金屬，陰極為摻雜的半導體。選擇不同的金屬，能得到不同的正向電壓。由于肖特基結構為單載流子結構，陽極注入漂移區的載流子為電子，并且在漂移區不存在少數載流子，因此無反向恢復時間，具有開關速度快等優點被廣泛用在高速整流電路中。但是，金半接觸的肖特基勢壘為單邊結，在提高器件速度的同時也引入了較大的反向漏電，因此，傳統肖特基的耐壓一般在百伏以內。對于那些需要有高的反向耐壓及低的反向漏電要求的器件應用，傳統肖特基顯然無法滿足要求。

為改善傳統的臺面肖特基結構存在的不足，現有肖特基整流器在傳統結構上引入了MOS（業內對場效應管的簡稱）結構。

在傳統肖特基二極管結構中，加入溝槽MOS結構，利用MOS電容產生的耗盡層夾斷肖特基勢壘區，將肖特基勢壘區的反向電場引入器件內部，以提高肖特基的抗反向電壓能力。圖2是采用平面工藝方案設計的肖特基整流器件，在其內部加入了溝槽MOS結構。圖2中1A為高摻雜襯底，1B為導電層，金屬1D覆蓋導電層1B和溝槽1C區域；金屬1D和N型導電層1B接觸后形成肖特基勢壘，這部分區域即為肖特基勢壘區。MOS結構由金屬1D、溝槽1C及N型導電層1B構成，在溝槽1C內，氧化層1G和填入的摻雜多晶硅材料1H構成MOS結構的柵極，并圍繞肖特基勢壘區域。頂部金屬1D為肖特基整流器的陽極，底部襯底1A為陰極。當陽極1D加正向電壓，即金屬1D偏置正電壓時，這時，MOS結構不會對肖特基勢壘產生影響，肖特基整流器為正向導通，具有低的正向導通電壓；當陽極加負電壓，即金屬1D偏置負電壓時，肖特基勢壘呈反向偏置，承受反向電場，這時，MOS電容將產生耗盡層1E，該耗盡層隨反向電壓升高在導電層1B內擴展，最后碰觸，并向下擴展，將肖特基勢壘區夾斷，如圖3所示，這時，肖特基勢壘區的反向電場被MOS電容產生的耗盡層1E引入于導電層1B的內部，其效果是調節了MOS溝槽內的電場分布，降低了肖特基勢壘結的電場強度，整體上減小了肖特基整流器的反向漏電流。該結構能將肖特基整流器件的反向電壓做到數百伏，同時又有較小的反向漏電流。

現有的MOS結構肖特基整流器雖然提高了反向電壓的承受力，但從圖2和圖3中可看出，在反偏情況下，MOS電容產生的耗盡層1E在溝槽底部產生嚴重的折彎1F，在該折彎處反向電場高度集中，導致器件提前雪崩擊穿，無法將耐壓做高。

現有MOS結構肖特基整流器的改進方法，由圖4所示，針對如上所述的問題，現有的改進方法是將溝槽設計成上寬下窄結構，從圖4所示的結構中可以看出，由于溝槽上部的寬度大于溝槽下部的寬度，即溝槽底面和側邊的內側彎角比圖3所示的溝槽結構的內側彎角更大，因此MOS電容產生的耗盡層在底部的折彎變緩（以標記2F表示），進而降低了該區域的電場強度，該內側角度越大，電場越小。根據內側角的不同設計，反向擊穿耐壓較之圖3所示的溝槽結構可以提高15-40%。這種結構的缺點是，其頂部尺寸必須盡可能設計的大，才能得到更有效地減緩溝槽底部電場。這種設計不利于減小器件的面積，另外，折彎引起的電場未被消除，依然存在。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中肖特基整流器的反向耐壓不夠高、反向漏電較大的缺陷，提供一種耐高壓肖特基整流器及其制作方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種肖特基整流器，其包括一第一導電類型襯底，其特點在于，該肖特基整流器還包括：

形成于該第一導電類型襯底表面的第一導電類型導電層；

形成于該第一導電類型導電層中的至少一個溝槽，

形成于每個溝槽中的側壁氧化層和底部氧化層，其中該側壁氧化層形成于溝槽的側壁上，該底部氧化層形成于溝槽的底部；