[發明專利]增強型溝槽式肖特基二極管整流器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201410348790.2
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104134702A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 徐吉程;毛振東;薛璐
• 申請（專利權）人: 蘇州硅能半導體科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;王健

1.?一種增強型溝槽式肖特基二極管整流器件，在俯視平面上，該器件的有源區由若干個肖特基勢壘二極管單胞（1）并聯構成，此肖特基勢壘二極管單胞（1）的縱向截面上，每個肖特基勢壘二極管單胞（1）包括位于硅片背面下金屬層（2），位于所述下金屬層（2）上方重摻雜第一導電類型的襯底層（3），此襯底層（3）與下金屬層（2）之間形成歐姆接觸，位于所述襯底層（3）上方設有輕摻雜第一導電類型的外延層（4），位于所述外延層（4）上方設有上金屬層（5），一溝槽（6）從所述外延層（4）上表面并延伸至外延層（4）中部，相鄰溝槽（6）之間外延層（4）區域形成第一導電類型的單晶硅凸臺（7），此單晶硅凸臺（7）頂面與上金屬層（5）之間形成肖特基勢壘接觸面（15）；其特征在于：一柵溝槽（8）位于所述溝槽（6）內，此柵溝槽（8）內填充有導電多晶硅（9）并與上金屬層（5）之間形成歐姆接觸面（14），所述導電多晶硅（9）和外延層（4）之間均通過二氧化硅（10）隔離；

位于所述單晶硅凸臺（7）內并貼附于溝槽（6）側表面具有第二導電類型摻雜區（11），此第二導電類型摻雜區（11）頂部與外延層（4）上表面之間具有重摻雜第二導電類型摻雜區（12），所述第二導電類型摻雜區（11）和重摻雜第二導電類型摻雜區（12）均與外延層（4）形成pn結界面。

2.?根據權利要求1所述的二極管整流器件，其特征在于：所述第二導電類型摻雜區（11）和重摻雜第二導電類型摻雜區（13）另一側具有第一導電類型的外延分層（13），此外延分層（13）下表面高于所述第二導電類型摻雜區（11）下表面，此外延分層（14）位于外延層（4）上部且外延分層（13）的摻雜濃度大于外延層（4）的摻雜濃度。

3.?一種用于制造所述權利要求1所述二極管整流器件的制造方法，其特征在于：該方法包括下列工藝步驟：

步驟一、在N型高摻雜濃度N+的單晶硅襯底上，生長N型較低摻雜濃度N-的外延層；

步驟二、在N-外延層表面生長二氧化硅介質層，在二氧化硅介質層表面沉積氮化硅介質層，形成二氧化硅層和氮化硅層的復合層；

步驟三、對復合介質層實施光刻，定義出溝槽圖形；

步驟四、采用干法刻蝕方法，選擇性除去未被光刻膠保護的復合介質層，曝露出溝槽圖形對應的N-外延層，而除去光刻膠后保留下來的復合介質層作為介質硬掩膜使用；

步驟五、以介質硬掩膜為保護，采用干法刻蝕方法選擇性刻蝕曝露出的N-外延層區域的單晶硅，在N-外延層中形成溝槽。

4.溝槽之間形成具有一定寬度的N-單晶硅凸臺結構；

步驟六、在整個結構表面均勻生長二氧化硅層。

5.由于介質硬掩膜的保護，二氧化硅層只生長在曝露出的N-外延層表面；

步驟七、實施偏轉角度的P型離子注入和熱退火。

6.偏轉的角度配合介質硬掩膜的保護，在N-單晶硅凸臺單一側面，高于溝槽底部區的域形成P型區；

步驟八、在整個結構表面沉積導電多晶硅層，通過干法刻蝕形成多晶硅柵結構；

步驟九、采用濕法腐蝕，選擇性去除部分氮化硅硅層；

步驟十、實施偏轉角度的P型離子注入和熱退火。

7.偏轉的角度配合介質硬掩膜的保護，在單晶硅凸臺結構頂部P型區同側形成P型高摻雜濃度P+區域，P+區域覆蓋P型區頂部并部分延伸入N-區域，?P型摻雜區域與N-外延層區域相接觸，形成pn結界面；

步驟十一、在整個結構表面沉積介質層，該介質層可以是二氧化硅層，或者氮化硅層，或者二氧化硅層和氮化硅層的復合層；

步驟十二、實施光刻，曝露出單胞區域，采用干法刻蝕，或者濕法腐蝕，或者干、濕結合，選擇性除去未被光刻膠保護的介質層，直至單晶硅凸臺和導電多晶硅的上表面完全曝露。

8.去除剩余光刻膠；

步驟十三、沉積上金屬層到整個結構表面，該金屬層與單晶硅凸臺N-摻雜區域上表面連接形成肖特基勢壘接觸，與單晶硅凸臺P+摻雜區域上表面連接形成歐姆接觸，與導電多晶硅上表面連接形成歐姆接觸，該金屬層構成整流器件的陽極；

步驟十四、在N型高摻雜襯底的底面上沉積下金屬層形成整流器件陰極。