一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，其中具有電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時(shí)，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補(bǔ)償，提高器件的反向阻斷特性；通過溝槽上部引入多晶半導(dǎo)體材料，可以降低半導(dǎo)體裝置接反向偏壓時(shí)肖特基結(jié)表面的峰值電場強(qiáng)度，從而進(jìn)一步提高器件的反向阻斷特性。本發(fā)明還提供了一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【專利說明】一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明還涉及一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制造方法。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)】
[0002]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，特別涉及到肖特基結(jié)的半導(dǎo)體器件已成為器件發(fā)展的重要趨勢，肖特基器件具有正向開啟電壓低開啟關(guān)斷速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)肖特基器件也具有反向漏電流大，不能被應(yīng)用于高壓環(huán)境等缺點(diǎn)。
[0003]肖特基二極管可以通過多種不同的布局技術(shù)制造，最常用的為平面布局，傳統(tǒng)的平面肖特基二極管在漂移區(qū)具有突變的電場分布曲線，影響了器件的反向擊穿特性，同時(shí)傳統(tǒng)的平面肖特基二極管具有較高的導(dǎo)通電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述問題提出，提供一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0005]一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(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)溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽位于漂移層中，漂移層中臨靠溝槽內(nèi)壁區(qū)域設(shè)置有第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料，溝槽內(nèi)下部填充有絕緣材料，溝槽內(nèi)上部填充半導(dǎo)體材料；肖特基勢壘結(jié)，位于漂移層第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料上表面。
[0006]一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制造方法，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，然后表面形成絕緣材料層；進(jìn)行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣介質(zhì)，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體材料形成溝槽；在溝槽內(nèi)進(jìn)行第二導(dǎo)電雜質(zhì)擴(kuò)散；在溝槽內(nèi)淀積絕緣材料，反刻蝕絕緣材料，淀積多晶半導(dǎo)體材料，反刻蝕多晶半導(dǎo)體材料，去除表面絕緣材料；淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)。
[0007]當(dāng)半導(dǎo)體裝置接一定的反向偏壓時(shí)，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補(bǔ)償，提高器件的反向擊穿電壓。因此也可以提高漂移區(qū)的雜質(zhì)摻雜濃度，從而可以降低器件的正向?qū)娮?，改善器件的正向?qū)ㄌ匦浴?br> [0008]通過溝槽上部引入多晶半導(dǎo)體材料，可以改變肖特基表面電場分布，降低半導(dǎo)體裝置接反向偏壓時(shí)肖特基結(jié)表面的峰值電場強(qiáng)度，從而進(jìn)一步提高器件的反向阻斷特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明的一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面示意圖。
[0011]其中，[0012]1、襯底層；[0013]2、二氧化硅；[0014]3、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；[0015]4、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；[0016]5、肖特基勢壘結(jié)；[0017]6、氮化娃；[0018]7、多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料；[0019]10、上表面金屬層；[0020]11、下表面金屬層?！揪唧w實(shí)施方式】[0021]實(shí)施例1[0022]圖1為本發(fā)明的一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面圖，下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。[0023]一種肖特基半導(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I下表面,通過下表面金屬層11引出電極；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3,位于襯底層I之上，為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料,磷原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4，位于溝槽內(nèi)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜濃度為3E16/CM3 ;肖特基勢壘結(jié)5，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3的表面，為半導(dǎo)體硅材料與勢壘金屬形成的硅化物；二氧化硅2，位于溝槽內(nèi)下部；多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7，為高濃硼摻雜的多晶半導(dǎo)體娃材料，位于溝槽內(nèi)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。
[0024]其制作工藝包括如下步驟:
[0025]第一步，在襯底層I表面外延形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層，淀積形成氮化硅層；
[0026]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，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0027]第三步，在溝槽內(nèi)進(jìn)行硼雜質(zhì)擴(kuò)散；
[0028]第四步，在溝槽內(nèi)淀積形成二氧化硅2，反刻蝕二氧化硅2，淀積多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7，反刻多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7，蝕腐蝕去除氮化硅層；
[0029]第五步，在半導(dǎo)體材料表面淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)5，然后在表面淀積金屬形成上表面金屬層10 ；
[0030]第六步，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。
[0031]實(shí)施例2
[0032]圖2為本發(fā)明的一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置剖面圖，下面結(jié)合圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置。
[0033]一種肖特基半導(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I下表面,通過下表面金屬層11引出電極；第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3,位于襯底層I之上，為N傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體娃材料,磷原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料4，位于溝槽內(nèi)壁附近，為P傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體硅材料，硼原子的摻雜濃度為3E16/CM3 ;肖特基勢壘結(jié)5，位于第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料3的表面，為半導(dǎo)體硅材料與勢壘金屬形成的硅化物；二氧化硅2，位于溝槽內(nèi)壁；氮化硅6，位于溝槽內(nèi)下部；多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7，為高濃硼摻雜的多晶半導(dǎo)體硅材料，位于溝槽內(nèi)上部；器件上表面和溝槽內(nèi)上部附有上表面金屬層10，為器件引出另一電極。
[0034]其制作工藝包括如下步驟:
[0035]第一步，在襯底層I表面外延形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層，淀積形成氮化硅層；
[0036]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，然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體硅材料形成溝槽；
[0037]第三步，在溝槽內(nèi)進(jìn)行硼雜質(zhì)擴(kuò)散，同時(shí)在溝槽內(nèi)壁形成二氧化硅2 ；
[0038]第四步，在溝槽內(nèi)淀積形成氮化硅6，反刻蝕氮化硅6，淀積多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7，反刻多晶第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料7 ；
[0039]第五步，在半導(dǎo)體材料表面淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)5，然后在表面淀積金屬形成上表面金屬層10 ；
[0040]第六步，進(jìn)行背面金屬化工藝，在背面形成下表面金屬層11，如圖2所示。
[0041]通過上述實(shí)例闡述了本發(fā)明，同時(shí)也可以采用其它實(shí)例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)例，因此本發(fā)明由所附權(quán)利要求范圍限定。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(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)溝槽結(jié)構(gòu)，溝槽位于漂移層中，漂移層中臨靠溝槽內(nèi)壁區(qū)域設(shè)置有第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料，溝槽內(nèi)下部填充有絕緣材料，溝槽內(nèi)上部填充半導(dǎo)體材料；肖特基勢壘結(jié)，位于漂移層第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的襯底層為高濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的襯底層可以為高濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料層和低濃度雜質(zhì)摻雜的半導(dǎo)體材料層的疊加層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的溝槽內(nèi)下部填充的絕緣材料可以為二氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的溝槽內(nèi)上部填充半導(dǎo)體材料為多晶半導(dǎo)體材料。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料側(cè)壁可以直接與溝槽內(nèi)上部填充半導(dǎo)體材料相連。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料側(cè)壁與溝槽內(nèi)上部填充半導(dǎo)體材料之間也可以具有絕緣材料層進(jìn)行隔離。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體材料與漂移層第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料可以形成電荷補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述的肖特基勢壘結(jié)為勢壘金屬與第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料形成的勢壘結(jié)。
10.如權(quán)利要求1所述的一種溝槽電荷補(bǔ)償肖特基半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于:包括如下步驟:1)在襯底層表面形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體材料層，然后表面形成絕緣材料層；2)進(jìn)行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣介質(zhì),然后刻蝕去除部分裸露半導(dǎo)體材料形成溝槽；3)在溝槽內(nèi)進(jìn)行第二導(dǎo)電雜質(zhì)擴(kuò)散；4)在溝槽內(nèi)淀積絕緣材料，反刻蝕絕緣材料，淀積多晶半導(dǎo)體材料，反刻蝕多晶半導(dǎo)體材料,去除表面絕緣材料；5)淀積勢壘金屬，進(jìn)行燒結(jié)形成肖特基勢壘結(jié)。
【文檔編號】H01L21/329GK103515450SQ201210235883
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】朱江 申請人:朱江