集成肖特基二極管的超勢(shì)壘整流器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明主要涉及功率半導(dǎo)體整流器，更確切地說(shuō)，是涉及一種集成肖特基二極管的超勢(shì)壘整流器及其制備方法。制備溝槽式的SBR器件，具有與MOS管并聯(lián)的體二極管和肖特基二極管，勢(shì)壘MOS管的閾值電壓比常規(guī)PN結(jié)的勢(shì)壘電壓低，SBR正向?qū)ǖ碾妷旱陀诔Ｒ?guī)PN二極管的正向?qū)妷?，使SBR具有一個(gè)較快的開(kāi)關(guān)速度，和具有較高的反向耐壓。
【專利說(shuō)明】集成肖特基二極管的超勢(shì)壘整流器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及功率半導(dǎo)體整流器，更確切地說(shuō)，是設(shè)計(jì)一種超勢(shì)壘整流器及提供制備超勢(shì)壘整流器的優(yōu)化方法，集成有集成肖特基二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]迄今，功率半導(dǎo)體整流器廣泛應(yīng)用在電源切換和功率變換器之中，例如，一些現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了諸多種類的超勢(shì)魚(yú)整流器(Super Barrier Rectifier, SBR),在陽(yáng)極和陰極之間整合并聯(lián)的整流二極管和MOS晶體管來(lái)形成超勢(shì)壘整流器SBR。典型的如中國(guó)專利申請(qǐng)01143693.X公開(kāi)了《制造功率整流器件以改變工作參數(shù)的改進(jìn)方法及所得的器件》，又如美國(guó)專利申請(qǐng)US6331455B1公開(kāi)了一種《功率整流器及其制造方法》等，這些文獻(xiàn)詳細(xì)介紹了SBR替代普通整流器的解決方案和制備方法。然而當(dāng)前需要解決的問(wèn)題是提高M(jìn)OS晶體管的晶胞密度和優(yōu)化制備工藝以制造性能參數(shù)更佳、成本更低的整流器，尤其是要求保持正向快速導(dǎo)通和較高的反向恢復(fù)時(shí)間，而且要保障反向漏電流小，已知技術(shù)在克服這些難題上仍然存在諸多不足之處。
[0003]另一方面，基于肖特基勢(shì)壘整流器為異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘，具有導(dǎo)通電壓低、開(kāi)關(guān)切換迅速等優(yōu)勢(shì)，一些MOS器件中也設(shè)法整合肖特基二極管，但是隨之而來(lái)的漏電流和反向功率耗散之類的問(wèn)題，造成可靠性降低，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)麻煩。漏電流在溫度升高時(shí)表現(xiàn)得最為明顯，因?yàn)闇囟壬邩O易導(dǎo)致漏電流急劇升高。所以即便一些MOS器件中刻意引入了肖特基二極管，卻因無(wú)法抑制反向漏電流而無(wú)法實(shí)質(zhì)性應(yīng)用在高精度整流器中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種集成肖特基二極管的SBR，包括:一個(gè)底部襯底和其上方的一外延層，在外延層的頂部形成有一本體層，以及在本體層頂部形成有一頂部摻雜層；形成在外延層中的有源溝槽，向下貫穿頂部摻雜層和本體層直至其底部延伸至本體層下方的外延層中，有源溝槽底部和側(cè)壁內(nèi)襯有襯墊氧化物和在有源溝槽內(nèi)設(shè)置有柵極；貫穿相鄰有源溝槽間的頂部摻雜層和本體層直至向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)的通孔；植入在本體層中并圍繞在通孔側(cè)壁周圍的本體接觸區(qū)和植入在通孔底部下方外延層內(nèi)的摻雜區(qū)；填充在通孔內(nèi)的金屬栓塞，栓塞與外延層及摻雜區(qū)之間形成肖特基接觸；覆蓋在外延層之上并與頂部摻雜層、栓塞保持電性接觸的一陽(yáng)極金屬層，以及設(shè)置在底部襯底底面上的一陰極金屬層。
[0005]上述SBR，有源溝槽內(nèi)的柵極的頂端向上凸出于外延層的頂面，柵極頂端超出外延層頂面的部分嵌入在陽(yáng)極金屬層內(nèi)。
[0006]上述SBR，SBR在反向偏置條件下，在有源溝槽位于本體層下方的部分附近的外延層中形成耗盡區(qū)，和在本體層與外延層的界面處形成的耗盡區(qū)，籍此屏蔽體二極管和肖特基二極管以降低反向漏電流。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種集成肖特基二極管的SBR，包括:一個(gè)底部襯底和其上方的一外延層，在外延層的頂部形成有一本體層，以及在本體層頂部形成有一頂部摻雜層；形成在外延層中的一環(huán)形隔離溝槽，和形成在隔離溝槽內(nèi)側(cè)的有源區(qū)中的有源溝槽，及形成在隔離溝槽外側(cè)的終端區(qū)中的端接溝槽；有源溝槽、隔離溝槽和端接溝槽，均向下貫穿頂部摻雜層和本體層直至底部延伸至本體層下方的外延層中，在它們各自的底部和側(cè)壁皆內(nèi)襯有襯墊氧化物，并在有源溝槽、隔離溝槽內(nèi)設(shè)置有柵極和在端接溝槽內(nèi)設(shè)置有浮置柵極；形成在相鄰有源溝槽之間和形成在隔離溝槽與其附近的有源溝槽之間的通孔，通孔貫穿頂部摻雜層和本體層直至向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)；植入在本體層中并圍繞在通孔側(cè)壁周圍的本體接觸區(qū)和植入在通孔底部下方外延層內(nèi)的摻雜區(qū)；填充在通孔內(nèi)的金屬栓塞，栓塞與外延層及摻雜區(qū)之間形成肖特基接觸；覆蓋在外延層之上并與頂部摻雜層、栓塞保持電性接觸的一陽(yáng)極金屬層，以及設(shè)置在底部襯底底面上的一陰極金屬層。
[0008]上述SBR，，有源溝槽和隔離溝槽內(nèi)的柵極、端接溝槽內(nèi)的浮置柵極各自的頂端皆向上凸出于外延層的頂面，有源溝槽和隔離溝槽內(nèi)的柵極的頂端超出外延層頂面的部分嵌入在陽(yáng)極金屬層內(nèi)，浮置柵極與陽(yáng)極金屬層絕緣。
[0009]上述SBR，，有源區(qū)上方的陽(yáng)極金屬層的周邊部分覆蓋在隔離溝槽內(nèi)的柵極靠近有源區(qū)的內(nèi)側(cè)部分的頂部之上，隔離溝槽內(nèi)的柵極靠近終端區(qū)的外側(cè)部分的頂部上方?jīng)]有被陽(yáng)極金屬層覆蓋住。
[0010]上述SBR，，當(dāng)SBR反向偏置時(shí)，在有源溝槽、隔離溝槽位于本體層下方的部分附近的外延層中形成耗盡層，和在有源區(qū)的本體層和外延層的界面處形成耗盡層，籍此屏蔽體二極管和肖特基二極管以降低反向漏電流。
[0011]在一種制備集成有肖特基二極管的SBR的方法中，包括以下步驟:步驟S1、提供包含底部襯底和其上方的一外延層的半導(dǎo)體襯底，利用覆蓋在外延層上方的帶有開(kāi)口圖案的一掩膜，在外延層中刻蝕出多個(gè)有源溝槽；步驟S2、在有源溝槽的底部和側(cè)壁生成襯墊氧化物，然后在有源溝槽內(nèi)形成柵極，之后移除掩膜，使柵極具有向上凸出于外延層的頂面的頂端部分；步驟S3、以無(wú)額外掩膜的方式，在外延層的頂部植入摻雜物形成一本體層，然后再在本體層的頂部植入摻雜物形成一頂部摻雜層；步驟S4、在外延層的頂面和柵極上方制備一絕緣氧化物層，柵極頂端超出外延層頂面的部分的側(cè)壁被絕緣物所覆蓋；步驟S5、回刻絕緣氧化物層，形成附著在柵極頂端超出外延層頂面的部分的側(cè)壁上的側(cè)墻，并露出頂部摻雜層的上表面未被側(cè)墻覆蓋住的區(qū)域；步驟S6、以無(wú)額外掩膜的方式，分別執(zhí)行以下步驟:僅以側(cè)墻作為自對(duì)準(zhǔn)刻蝕掩膜，刻蝕出貫穿頂部摻雜層并向下延伸至本體層內(nèi)的具第一深度的通孔；在具第一深度的通孔底部周圍的本體層中植入本體接觸區(qū)；僅以側(cè)墻作為自對(duì)準(zhǔn)刻蝕掩膜，沿著具第一深度的通孔繼續(xù)刻蝕本體層和本體層下方的外延層，形成向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)的具第二深度的通孔；在具第二深度的通孔的底部植入摻雜物形成一個(gè)摻雜區(qū)，并移除側(cè)墻；步驟S7、在通孔內(nèi)形成與外延層、摻雜區(qū)構(gòu)成肖特基接觸的栓塞和在外延層之上沉積一個(gè)陽(yáng)極金屬層，柵極頂端向上超出外延層頂面的部分被包覆在所述陽(yáng)極金屬層內(nèi)。
[0012]上述方法，在步驟SI中，形成有源溝槽的同時(shí)，還利用掩膜在外延層中刻蝕出了一環(huán)形隔離溝槽和多個(gè)端接溝槽，有源溝槽和端接溝槽分別形成在隔離溝槽的內(nèi)側(cè)的有源區(qū)中和外側(cè)的終端區(qū)中。
[0013]上述方法，在步驟S2中，形成襯墊氧化物之后，還包括以下步驟:于掩膜之上沉積導(dǎo)電材料，掩膜中的開(kāi)口和有源溝槽、隔離溝槽及端接溝槽內(nèi)填充有導(dǎo)電材料，然后移除掩膜上方的導(dǎo)電材料；其中有源溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成有源溝槽內(nèi)的柵極；隔離溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成隔離溝槽內(nèi)的柵極；端接溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成端接溝槽內(nèi)的浮置柵極；之后再移除所述掩膜。
[0014]上述方法，在步驟S7中，先在有源區(qū)和終端區(qū)的外延層之上沉積一金屬層，然后刻蝕掉終端區(qū)的金屬層僅保留有源區(qū)的金屬層，保留在有源區(qū)的金屬層的周邊部分覆蓋在隔離溝槽內(nèi)柵極靠近有源區(qū)的內(nèi)側(cè)部分的頂部之上，作為一陽(yáng)極金屬層，隔離溝槽內(nèi)柵極靠近終端區(qū)的外側(cè)部分的頂部上方的金屬層連同終端區(qū)的金屬層一并被刻蝕掉。
[0015]上述方法，步驟S2中，移除所述掩膜之前，先在柵極、浮置柵極各自的頂端面上形成一氧化物墊片；以及在步驟S4中，氧化物墊片被所述絕緣氧化物層覆蓋??；并且在步驟S5中，回刻?hào)艠O、浮置柵極各自上方絕緣氧化物層和氧化物墊片的復(fù)合層，形成保留在柵極、浮置柵極各自上方的一屏蔽氧化層，從而在步驟S6中利用屏蔽氧化層和側(cè)墻作為刻蝕掩膜來(lái)形成通孔。
[0016]上述方法，調(diào)整相鄰終端溝槽之間的距離和調(diào)整靠近隔離溝槽的一個(gè)終端溝槽和隔離溝槽之間的距離；控制相鄰浮置柵極各自凸出于外延層頂面的頂端部分之間的間隙寬度，和控制鄰近隔離溝槽的一個(gè)終端溝槽內(nèi)的浮置柵極凸出于外延層頂面的頂端部分和隔離溝槽內(nèi)柵極凸出于外延層頂面的頂端部分之間的間隙寬度；保障絕緣氧化物層填充在所述間隙中的部分在步驟S5中不會(huì)被完全被回刻掉，使得有源區(qū)的頂部摻雜層的上表面未被側(cè)墻覆蓋住的區(qū)域裸露出來(lái)但防止終端區(qū)的頂部摻雜層的上表面裸露出來(lái)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明并參照以下附圖之后，本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn):
[0018]圖1A是本發(fā)明SBR集成SBD的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖1B是圖1A中SBR器件的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2A?2N是制備圖1A和IB的SBR的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見(jiàn)圖1A,展示了集成有肖特基二極管(Schottky Barrier Diode, SBD)的超勢(shì)魚(yú)整流器SBR的剖面圖。一個(gè)半導(dǎo)體襯底包含一個(gè)底部襯底101和承載在底部襯底101上方的一個(gè)外延層102，在外延層102的頂部形成有一層本體層103，以及在本體層103頂部形成有一層頂部摻雜層104。外延層102的頂面為半導(dǎo)體襯底或稱晶圓的正面，底部襯底101的底面是與正面相對(duì)的一個(gè)背面。在本發(fā)明中，頂部摻雜層104又可以定義為源/漏頂部摻雜層。為了敘述的方便，設(shè)定底部襯底101為重?fù)诫s的N+型，外延層102的摻雜濃度低于底部襯底為N-型，本體層103為P型及頂部摻雜層104為摻雜濃度較高的N+型。
[0022]SBR還包括設(shè)置在外延層103之上并與頂部摻雜層104的上表面保持電性接觸的陽(yáng)極金屬層105，和包括設(shè)置在底部襯底101的底面上濺射或沉積的陰極金屬層205。陽(yáng)極金屬層105可以引出SBR的一個(gè)陽(yáng)極端A(Anode)，在底部襯底101的底面上可以引出一個(gè)陰極端C (Cathode)。圖1A的結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的實(shí)際電路正如圖1B所示，僅展示了一個(gè)體二極管單元(Body diode，BD)、一個(gè)肖特基二極管單元SBD和一個(gè)MOSFET單元作為示范。在陽(yáng)極端A和陰極端C之間并聯(lián)MOSFET150和體二極管(BD ) 151、肖特基二極管(SBD ) 152，BD151、SBD152各自的陽(yáng)極和陰極分別連接在陽(yáng)極端A和陰極端C上。額外集成的SBD152在SBR正向?qū)〞r(shí)，可降低整個(gè)SBR的正向?qū)妷?，表現(xiàn)出來(lái)的極佳優(yōu)勢(shì)之一是極大的降低了功率損耗。
[0023]在圖1A中，有源溝槽106形成在外延層102中，并且有源溝槽106向下貫穿頂部摻雜層104和本體層103，直至有源溝槽106的底部延伸至本體層103下方的外延層102中，頂部摻雜層104圍繞在有源溝槽106的較上部的周圍。在有源溝槽106的底部和側(cè)壁內(nèi)襯有襯墊氧化物106a，作為柵極氧化層，在有源溝槽106內(nèi)形成有柵極116a。在一些可選實(shí)施例中，柵極116a的頂端面可以和外延層102的頂面也即頂部摻雜層104的上表面大致共面，甚至略低于外延層102的頂面；但在一些較佳的實(shí)施例中，柵極106的頂端向上延伸，直至其具有凸出于外延層102的頂面的頂端部分，并嵌入在陽(yáng)極金屬層105內(nèi)。在相鄰有源溝槽間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)(Mesa)內(nèi)，即相鄰的有源溝槽106之間的頂部摻雜層104和本體層103內(nèi)，設(shè)置有通孔107，通孔107貫穿頂部摻雜層104、本體層103并向下延伸至本體層103下方的外延層102內(nèi)。
[0024]另外，在本體層103內(nèi)注入有重?fù)诫sP+型的本體接觸區(qū)108，本體接觸區(qū)108圍繞在通孔107位于本體層103內(nèi)的那部分的側(cè)壁周圍。并且在通孔107的底部附近的外延層102內(nèi)注入有一個(gè)重?fù)诫sN+型的摻雜區(qū)109，其中，改變摻雜區(qū)109的摻雜濃度可微調(diào)節(jié)SBD的正向?qū)▔航?。通?07內(nèi)設(shè)置有包含肖特基金屬的栓塞105a，栓塞105a接觸通孔107底部周圍的外延層102、摻雜區(qū)109，并與這部分外延層102、摻雜區(qū)109之間形成肖特基接觸，同時(shí)可以籍此降低整個(gè)器件的導(dǎo)通阻抗。在一些實(shí)施方式中，通孔107底部及側(cè)壁附著有一層較薄的肖特基勢(shì)壘金屬層(如貴金屬金、銀、鉬、鈦、鎳、鑰等)，然后陽(yáng)極金屬層105的一部分填充在通孔107內(nèi)與肖特基勢(shì)壘金屬層共同形成金屬栓塞105a，填充在通孔107內(nèi)的金屬材料與陽(yáng)極金屬層105 —體成型。在另一些實(shí)施方式中，通孔107底部及側(cè)壁附著有一層較薄的肖特基勢(shì)壘金屬層，而填充在通孔107內(nèi)的金屬材料與陽(yáng)極金屬層105并非同時(shí)形成，或者具有不同的材質(zhì)，例如先填充鎢等金屬材料到通孔107中，爾后才制備陽(yáng)極金屬層105，此時(shí)金屬栓塞105a由勢(shì)壘金屬層和填充在通孔107內(nèi)的金屬材料組成，但是金屬栓塞105a與陽(yáng)極金屬層105仍然保持電性連接。本體層103下方的外延層102和底部襯底101又可以定義為漏/源底部摻雜層，在MOSFET單元中，與前述源/漏頂部摻雜層104相對(duì)應(yīng)。
[0025]在SBR器件中，底部襯底101、外延層102、頂部摻雜層104和摻雜區(qū)109為N型，本體層103和本體接觸區(qū)108為P型，本體接觸區(qū)108的摻雜濃度遠(yuǎn)高于本體層103，摻雜區(qū)109的摻雜濃度大于外延層102。另外，依圖1A所示，頂部摻雜層104、本體層103和外延層102間寄生的NPN雙極晶體管BJT被短接，很大程度上消除或降低了在SBR中寄生BJT的可能性。
[0026]基于SBR的整流，SBR不僅工作在正向?qū)ǎ瑯舆€操作于反向偏壓工作區(qū)段并需要承受反向偏壓，而反向偏置條件下的SBR的耐壓程度和漏電流值的大小是考核其性能的重要參數(shù)。本發(fā)明的重要的發(fā)明精神之一就在于，反偏置SBR時(shí)，相對(duì)陰極端C的高電位而言柵極116a處于低電位狀態(tài)，有源溝槽106具有位于本體層103下方的部分，在它這一部分附近的外延層102中形成耗盡區(qū)，同時(shí)，還在本體層103與外延層102的界面處形成耗盡區(qū)，憑借這些耗盡區(qū)，可以絕大部分的屏蔽體二極管BD151和肖特基二極管SBD152，以降低反向漏電流，來(lái)抑制漏電現(xiàn)象，以實(shí)現(xiàn)大幅度提高反向耐壓能力，而且BD151、SBD152受屏蔽不再擔(dān)憂陰極端C繼續(xù)增大反向電壓會(huì)對(duì)其造成損害，提升了反向擊穿電壓。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，只要通孔107的深度小于有源溝槽106的深度或大致相當(dāng)，同時(shí)減小相鄰一對(duì)有源溝槽106之間的距離，使SBR在反向偏置條件下，在相鄰的一對(duì)有源溝槽106中，一個(gè)溝槽在它位于本體層103下方的部分106-1附近的外延層102中形成一個(gè)耗盡區(qū)，另一個(gè)溝槽在它位于本體層103下方的部分106-2附近的外延層102中形成另一耗盡區(qū)，這兩個(gè)耗盡區(qū)相互延展至相交并融合在一起，再進(jìn)一步融合這一對(duì)有源溝槽106間本體層103與外延層102界面處的耗盡區(qū)，便可將該相鄰一對(duì)有源溝槽106間的漏電流路徑夾斷，本發(fā)明以這種方式幾乎可以完全阻斷反向漏電流路徑，從而提供現(xiàn)有技術(shù)無(wú)可比擬的超高反向擊穿電壓。
[0027]圖2A?2N是制備圖1A中SBR的方法流程圖。圖2A?2B，在底部襯底101上外延生長(zhǎng)有一個(gè)外延層102，后續(xù)在外延層102的頂面覆蓋有一個(gè)額外的硬質(zhì)掩膜200，該掩膜200的材質(zhì)選擇是多樣的，可為單層結(jié)構(gòu)或復(fù)合層，復(fù)合層譬如包含氧化物層和氧化物層上方的氮化硅。在圖2B中，先在掩膜200上方旋涂未示出的光刻膠，通過(guò)光刻工藝制成掩膜200上的溝槽圖案，在掩膜200中形成帶有溝槽圖案的開(kāi)口圖形之后，移除光刻膠，由于這些技術(shù)已經(jīng)被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，所以本發(fā)明不再贅述。
[0028]如圖2C，以各向異性的方式刻蝕外延層102，形成若干個(gè)預(yù)期的溝槽，包括有源溝槽106、隔離溝槽106’和端接溝槽106’’，半導(dǎo)體襯底被隔離溝槽106’劃分為位于隔離溝槽106’內(nèi)側(cè)的有源區(qū)131和位于其外側(cè)的終端區(qū)130。其中隔離溝槽106’和每個(gè)端接溝槽106’’均是閉合的環(huán)形溝槽，有源溝槽106和端接溝槽106’’分別形成在隔離溝槽106’的內(nèi)側(cè)的有源區(qū)131和外側(cè)的終端區(qū)130中。在一些實(shí)施例中，可利用各向同性的刻蝕方式來(lái)形成各個(gè)溝槽的底部，以改善其底部拐角處的圓滑程度，將其刻蝕至接近圓角。在一些實(shí)施例中，為了提供光滑表面給各溝槽并形成圓角化的溝槽底部拐角，降低溝槽表面的物理?yè)p傷和缺陷，可先在有源溝槽106、隔離溝槽106’和端接溝槽106’’各自的底部和側(cè)壁生長(zhǎng)一層犧牲氧化層(未示意出)，犧牲氧化層只是一過(guò)渡層，之后可以用濕法的方式腐蝕掉犧牲氧化層。接著生成覆蓋在有源溝槽106、隔離溝槽106’和端接溝槽106’’的各自的側(cè)壁和底部的襯墊氧化物106a，襯墊氧化物106a需要承受一定程度的高壓，往往需要是致密性較好的薄膜，其中有源溝槽106、隔離溝槽106’內(nèi)的襯墊氧化物106a還作為柵氧。注意這里襯墊氧化物106a采用Si02僅僅是作為示范,其實(shí)襯墊氧化物106a還可以利用品質(zhì)較好的氮化硅之類的絕緣薄膜替代。隔離溝槽106’的寬度一般比有源溝槽106和端接溝槽106’’都要寬得多，而在有些實(shí)施方式中，有源溝槽106比端接溝槽106’’略寬或略窄皆可。
[0029]參見(jiàn)圖2D，將導(dǎo)電材料如多晶硅116沉積在掩膜200上，同時(shí)還填充在有源溝槽106、隔離溝槽106’和端接溝槽106’ ’內(nèi)，掩膜200中的各個(gè)開(kāi)口 200a內(nèi)亦被晶硅116所填充，可向多晶硅116中執(zhí)行摻雜，原位摻雜或先沉積后摻雜均可。之后，需要移除掉位于掩膜200上方的多晶硅116而僅僅保留位于各個(gè)溝槽106、106’、106’ ’內(nèi)和各個(gè)開(kāi)口 200a內(nèi)的多晶硅116，典型的如對(duì)多晶硅116實(shí)施研磨(如CMP)或干法回蝕均可。如果優(yōu)選是回蝕，刻蝕終點(diǎn)為掩膜200的上表面，有時(shí)候存在過(guò)刻蝕，會(huì)致使各個(gè)開(kāi)口 200a內(nèi)的多晶硅116的頂端面從掩膜200的上表面略微向下凹陷。經(jīng)多晶硅116的研磨/回蝕后，溝槽內(nèi)和掩膜中用于刻蝕制備溝槽的的開(kāi)口內(nèi)填充的多晶硅被保留。使得有源溝槽106內(nèi)填充的多晶硅116和掩膜200中交疊在有源溝槽106正上方的開(kāi)口 200a內(nèi)填充的多晶硅116形成一個(gè)柵極116a。同樣，隔離溝槽106’內(nèi)填充的多晶娃116和掩膜200中交疊在隔離溝槽106’正上方的開(kāi)口 200a內(nèi)填充的多晶硅116形成一個(gè)柵極116b。以及，端接溝槽106’’內(nèi)填充的多晶硅116和掩膜200中交疊在端接溝槽106’ ’正上方的開(kāi)口 200a內(nèi)填充的多晶硅116形成一個(gè)浮置柵極116c，如圖2E所示。
[0030]在一些可選但非必須的實(shí)施例中，在后續(xù)形成通孔107的刻蝕工藝中，為了保障開(kāi)口 200a內(nèi)填充的多晶硅116不被過(guò)刻蝕掉，還需要在移除掩膜200上方的多晶硅116之后，但在移除掩膜200之前，再執(zhí)行一步氧化的步驟，即在柵極116a、116b和浮置柵極116c各自的頂端面上形成一層氧化物墊片206，然后再剝離掉掩膜200。需注意，氧化物墊片206并非是必須的，如果各個(gè)柵極凸出于頂部摻雜層上表面的頂端部分具有足夠的高度(也即只要掩膜200足夠厚)，在通孔107的制備工藝中，便能保障各個(gè)柵極或浮置柵極凸出的頂端部分不會(huì)完全被刻蝕掉，此時(shí)氧化物墊片206的制備完全可以省略掉，而直接剝離掩膜200。
[0031]在圖2F中，利用如H3P04的腐蝕液，腐蝕掉掩膜200，使柵極116a、116b和浮置柵極116c各自具有向上凸出于外延層102的頂面的頂端部分，很容易理解，它們各自的頂端部分也即原來(lái)分別填充在對(duì)應(yīng)開(kāi)口 200a內(nèi)的多晶硅。
[0032]如圖2G，不利用任何額外的掩膜，先在外延層102的頂部注入P型的摻雜離子并退火處理形成一個(gè)本體層103，激活后的本體層103圍繞在有源溝槽106較上部側(cè)壁的周圍，有源溝槽106的底部向下延伸到本體層103下方的外延層102中。然后再在本體層103的頂部植入重?fù)诫s的N型摻雜離子，形成一個(gè)深度較淺的頂部摻雜層104，并退火擴(kuò)散處理，頂部摻雜層104圍繞在有源溝槽106的較上部側(cè)壁的周圍。無(wú)額外注入掩膜的結(jié)果是，本體層103的P型摻雜離子注入在外延層102的整個(gè)頂部而非其頂部的局部區(qū)域，頂部摻雜層104的N型摻雜離子注入在本體層103的整個(gè)頂部而非其頂部的局部區(qū)域，本體層103、頂部摻雜層104形成在有源區(qū)131和終端區(qū)130。
[0033]如圖2H，在外延層102的頂面上方沉積一個(gè)絕緣氧化物層207，絕緣氧化物層207同樣覆蓋在柵極116a、116b和浮置柵極116c上方。各個(gè)柵極116a、116b、116c超出外延層102頂面的頂端部分的側(cè)壁也被絕緣氧化物層207所覆蓋，這在后續(xù)的自對(duì)準(zhǔn)工藝中極為重要。如果存在氧化物墊片206，則絕緣氧化物層207還覆蓋在柵極116a、116b、116c各自頂端面上方的氧化物墊片206上方。如果沒(méi)有氧化物墊片206，則絕緣氧化物層20直接覆蓋在柵極116a、116b、116c各自頂端面上。
[0034]如圖21所示，進(jìn)行垂直單向性的回刻蝕，回刻絕緣氧化物層207，在一些實(shí)施例中，柵極116a、116b和浮置柵極116c各自頂部上方的疊加的氧化物墊片206和絕緣氧化物層207的復(fù)合層亦被回刻蝕。此步驟中，覆蓋在各個(gè)柵極頂端部分的側(cè)壁上的沿豎直方向設(shè)置/延伸的絕緣氧化物層207被保留下來(lái)，形成附著在柵極116a、116b和浮置柵極116c各頂端部分的側(cè)壁上的側(cè)墻207a。在有源區(qū)131中，在頂部摻雜層104的上表面，除了被側(cè)墻207a覆蓋住的區(qū)域以外，其他余下區(qū)域上方所覆蓋的沿水平方向延伸/設(shè)置的絕緣氧化物層207被刻蝕掉，從而在有源區(qū)131中，完成回刻蝕之后，頂部摻雜層104上表面除了被側(cè)墻207a覆蓋住的區(qū)域以外其他余下的區(qū)域是裸露的，這是垂直單向性回刻蝕的特性所帶來(lái)的效果，并為后續(xù)自對(duì)準(zhǔn)刻蝕做準(zhǔn)備。
[0035]沉積絕緣氧化物層207之后，各個(gè)柵極之上原本存在的氧化物墊片206，使得各個(gè)柵極之上整合了氧化物墊片206和絕緣氧化物層207的復(fù)合層的厚度值，比有源區(qū)131中頂部摻雜層104上表面上方沿水平方向延伸的絕緣氧化物層207的單一厚度值要大一些。這種厚度差異產(chǎn)生了一些效果:頂部摻雜層104上表面上方的沿水平方向設(shè)置的絕緣氧化物層207被刻蝕掉,僅僅保留側(cè)墻207a,但各個(gè)柵極116a、116b和浮置柵極116c的頂端面此時(shí)也不會(huì)裸露出來(lái)，因?yàn)檠趸飰|片206和絕緣氧化物層207的復(fù)合層被刻蝕掉的那部分的厚度值，與有源區(qū)131中頂部摻雜層104上表面沿水平方向延伸的絕緣氧化物層207的厚度值大致相同，而刻蝕終點(diǎn)為外延層102的頂面或頂部摻雜層104的上表面，所以各個(gè)柵極的頂端面之上會(huì)保留有一層屏蔽氧化層207b。
[0036]本發(fā)明的一方面，需要調(diào)節(jié)終端區(qū)130中端接溝槽106’ ’之間的距離，和調(diào)節(jié)最靠近隔離溝槽106’的一個(gè)端接溝槽106’’和隔離溝槽106’之間的距離，以及需要調(diào)節(jié)有源區(qū)130中有源溝槽106之間的距離，和需要調(diào)節(jié)最靠近隔離溝槽106’的有源溝槽106和隔離溝槽106’之間的距離。使得相鄰的一對(duì)柵極116a的頂端部分之間的間隙具有寬度W1，靠近柵極116b的柵極116a的頂端部分和柵極116b的頂端部分之間的間隙具有寬度W2，相鄰的一對(duì)浮置柵極116c的頂端部分之間的間隙具有寬度W3，最靠近柵極116b的一個(gè)浮置柵極116c的頂端部分和柵極116b的頂端部分之間的間隙具有寬度W4，W1和W2皆比W3和W4要寬得多。
[0037]W4和W3調(diào)節(jié)至比較窄的結(jié)果是，使相鄰浮置柵極116c頂端部分之間的間隙幾乎被絕緣氧化物層207的一部分填滿，使最靠近柵極116b的一個(gè)浮置柵極116c的頂端部分和柵極116b的頂端部分之間的間隙也幾乎被絕緣氧化物層207填滿。很顯然，絕緣氧化物層207填充在終端區(qū)130中寬度為W3的間隙中的那部分的厚度值，或填充在寬度為W4的間隙中的那部分的厚度值，比有源區(qū)131中頂部摻雜層104上表面沿水平方向延伸的絕緣氧化物層207 (位于寬度為W1、W2的間隙中)的厚度值要大得多，所以絕緣氧化物層207的回刻蝕終止以后，有源區(qū)131寬度為Wl、W2的間隙中沿水平方向延伸的絕緣氧化物層207被刻蝕掉，但終端區(qū)130中寬度為W3、W4的間隙中仍然保留有絕緣氧化物層207的一部分，未完全被回蝕掉。如圖21所示，終端區(qū)130的頂部摻雜層104的上表面不會(huì)裸露出來(lái)。圖21這種結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為是:絕緣氧化物層207類的填充物在寬深比不同的縫隙里填充的厚度也會(huì)差異?；蛘哒J(rèn)為寬度為W3、W4的間隙中，每個(gè)間隙的兩側(cè)的內(nèi)壁上所形成的兩個(gè)側(cè)墻207a向內(nèi)朝向彼此，其中一者的底部與另一者的底部直接相交融合，而導(dǎo)致該間隙內(nèi)填充的絕緣氧化物層207的厚度增加，W3、W4之值愈小，間隙內(nèi)填充物的厚度值愈大。
[0038]如圖2J，利用屏蔽氧化層207b和側(cè)墻207a作為刻蝕的掩膜，而無(wú)需額外的掩膜，以自對(duì)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通孔107的第一步刻蝕工藝。在有源區(qū)131中，相鄰的有源溝槽106之間的外延層102中被刻蝕形成了多個(gè)通孔107，靠近隔離溝槽106’的有源溝槽106和隔離溝槽106’之間的外延層102中也刻蝕形成了通孔107，通孔107主要是在裸露出來(lái)的外延層102的上表面處形成，此時(shí)通孔107貫穿頂部摻雜層104向下延伸至本體層103內(nèi)，并具有第一深度D1。注意，如果沒(méi)有制備氧化物墊片206，各個(gè)柵極頂端上方的絕緣氧化物層207的厚度值，與有源區(qū)131中外延層102頂面上方沿著水平方向延伸的絕緣氧化物層207的厚度值大抵相同，則在絕緣氧化物層207的回蝕之后，無(wú)法形成屏蔽氧化層207b，柵極116a、116b和浮置柵極116c的頂端部分的頂端面會(huì)裸露出來(lái)，從而在通孔107的制備過(guò)程中，頂端部分會(huì)直接被刻蝕掉一部分或完全刻蝕掉，但好在此時(shí)側(cè)墻207a已經(jīng)完成制備，不會(huì)影響側(cè)墻207a作為刻蝕的自對(duì)準(zhǔn)掩膜功能，也是允許的。在另一些實(shí)施例中，可以設(shè)定各柵極凸出的頂端部分具有足夠的高度(只要掩膜200足夠厚)，那么柵極、浮置柵極的頂端部分在制備通孔107的步驟中損失一部分也沒(méi)有大礙，因?yàn)橛嘞碌牟糠秩匀荒軌蚺c后續(xù)的陽(yáng)極金屬層105電性接觸，所以氧化物墊片206并非是必須的。
[0039]基于終端區(qū)130的頂部摻雜層104并未裸露出來(lái)，所以盡管執(zhí)行了一步刻蝕工藝，在有源區(qū)131中形成通孔107，但終端區(qū)130中不會(huì)形成通孔107。
[0040]如圖2K，可以選擇利用未示意出的注入掩膜，或者選擇不利用任何注入屏蔽掩膜，都可以在具第一深度Dl的通孔107的底部附近的本體層103中植入P+型的本體接觸區(qū)108，并執(zhí)行高溫退火來(lái)激活本體接觸區(qū)108，本體接觸區(qū)108的摻雜濃度大于本體層103的濃度。在離子注入步驟中，因?yàn)閭?cè)墻207a的屏蔽作用，摻雜物不會(huì)注入到側(cè)墻207a正下方的頂部摻雜層104或者本體層103內(nèi)，可以節(jié)省一個(gè)注入掩膜。
[0041]如圖2L，繼續(xù)利用屏蔽氧化層207b和側(cè)墻207a作為刻蝕的掩膜，無(wú)需額外的掩膜，以自對(duì)準(zhǔn)的方式進(jìn)行通孔107的第二步刻蝕工藝。第一深度Dl的通孔107內(nèi)的本體層103是裸露的，執(zhí)行另一次垂直的各向同性刻蝕之后，通孔107的深度將會(huì)增加。此時(shí)刻蝕本體層103和本體層103下方的外延層102，直至刻蝕停止在外延層102中，形成具第二深度D2的通孔107，D2>D1，它向下延伸至底部位于本體層103下方的外延層102內(nèi)。之后在第二深度D2的通孔107的底部下方的外延層102內(nèi)植入離子，形成D2深度的通孔107底部附近的摻雜區(qū)109并擴(kuò)散激活，此離子植入步驟中較佳的無(wú)須利用任何注入屏蔽掩膜，當(dāng)然也可以選擇利用未示意出的注入掩膜作為注入屏蔽。
[0042]在一種實(shí)施例中，在植入本體接觸區(qū)108時(shí)以傾斜的方式進(jìn)行離子注入，離子注入的方向或路徑與晶圓的中心軸間夾角不為0(中心軸正交于晶圓所在的平面)，例如在O?90°之間，以便接觸區(qū)108不僅形成在Dl深度的通孔107的正下方，還形成在其側(cè)壁周圍，從而在后續(xù)形成D2深度的通孔107的刻蝕步驟中，接觸區(qū)108位于Dl深度通孔107底部正下方的部分被刻蝕掉，但接觸區(qū)108原本環(huán)繞在Dl深度的通孔107側(cè)壁周圍的部分被保留下來(lái)，體現(xiàn)為圖2L中保留的接觸區(qū)108。在一種實(shí)施例中，在植入摻雜區(qū)109時(shí)以垂直的方式進(jìn)行離子注入，離子注入的方向垂直于晶圓所在的平面。
[0043]然后利用濕法腐蝕移除側(cè)墻207a和屏蔽氧化層207b，如果一些實(shí)施例中沒(méi)有制備屏蔽氧化層207b，則只要去除側(cè)墻207a即可，使各個(gè)柵極116a、116b和浮置柵極116c的頂端部分的頂端面和側(cè)壁皆裸露出來(lái)。
[0044]如圖2M所示，先在有源區(qū)131和終端區(qū)130的外延層102之上沉積一金屬層(該步驟未單獨(dú)列出)，然后刻蝕掉終端區(qū)130的金屬層，而僅僅保留有源區(qū)131的金屬層。保留在有源區(qū)180的金屬層，其周邊部分覆蓋在柵極116b的頂部之上，但沒(méi)有延伸到終端區(qū)130，作為一個(gè)陽(yáng)極金屬層105。這之后，如圖2N所示，再沉積一個(gè)鈍化層115，鈍化層115通常為包含低溫氧化物層和含硼酸的硅玻璃層(BPSG)，覆蓋在終端區(qū)130的頂部摻雜層104的上表面和浮置柵極116c上方，將浮置柵極116c的的頂端部分包覆在鈍化層115內(nèi)，鈍化層115同時(shí)還覆蓋在整個(gè)陽(yáng)極金屬層105上方，隨后至少將陽(yáng)極金屬層105上方的一部分鈍化層115刻蝕掉，從鈍化層115中露出陽(yáng)極金屬層105上表面的局部區(qū)域。此后，還包括在底部襯底101底面上執(zhí)行金屬化來(lái)形成陰極金屬層(未示出)的步驟。
[0045]在一些實(shí)施例中，在具D2深度的通孔107的側(cè)壁和底部覆蓋肖特基勢(shì)壘金屬層，當(dāng)在通孔107具有較寬的尺寸時(shí)，外延層102之上沉積的金屬層的一部分可以直接填充在通孔107內(nèi)，即通孔107內(nèi)的填充材料與陽(yáng)極金屬層105是一體化形成的，材質(zhì)相同。另一些實(shí)施例中，在具D2深度的通孔107的側(cè)壁和底部覆蓋肖特基勢(shì)壘金屬層，但在通孔107內(nèi)先填充金屬材料(如鎢)來(lái)形成栓塞(互連結(jié)構(gòu))105a，金屬材料往往還覆蓋在外延層102和各個(gè)柵極上方，將外延層102和柵極上方這些不需要的金屬材料回蝕移除掉，僅保留位于D2深度的通孔107內(nèi)的金屬填充材料，其后再在栓塞105a及頂部摻雜層104和各個(gè)柵極之上沉積一個(gè)金屬層，并對(duì)其刻蝕形成陽(yáng)極金屬層105。
[0046]參照?qǐng)D1B、圖2N。在陽(yáng)極端A和陰極端C之間施加正向電壓時(shí)，并聯(lián)的垂直MOSFET的柵極漏極短接處于同一高電位，形成溝道反型層，MOSFET晶胞立即開(kāi)啟。肖特基二極管在SBR正向?qū)〞r(shí)，可明顯降低整個(gè)SBR的正向?qū)妷海鉀Q功耗問(wèn)題。一旦在陽(yáng)極端A和陰極端C之間施加反向電壓，柵極源極處于同一低電位，各MOSFET晶胞截止，并聯(lián)在MOS管上的體二極管和肖特基二極管需承載反向偏壓，反向漏電流由體PN結(jié)或勢(shì)壘金屬與N半導(dǎo)體間的特性決定。
[0047]反偏置SBR時(shí)，在有源溝槽106、隔離溝槽106’位于本體層103下方的部分附近的外延層102中形成耗盡區(qū)，和在有源區(qū)131的本體層103與外延層102的界面處形成的耗盡區(qū)，憑借這些耗盡區(qū)，可以屏蔽體二極管BD151和肖特基二極管SBD152。另外，可調(diào)整減小相鄰一對(duì)有源溝槽106之間的距離，和減小最鄰近隔離溝槽106’的有源溝槽106和隔離溝槽106’之間的距離。使SBR在反向偏置條件下，在相鄰的一對(duì)有源溝槽106中，其中一者位于本體層103下方的部分附近的外延層102中所形成的耗盡區(qū)，與另一者位于本體層103下方的部分附近的外延層102中所形成的另一耗盡區(qū)相交而融合在一起，再融合這一對(duì)有源溝槽106間本體層103與外延層102界面處的耗盡區(qū)，便可將該相鄰一對(duì)有源溝槽106間的漏電流路徑夾斷。以及，對(duì)最靠近隔離溝槽106’的有源溝槽106，其位于本體層103下方的部分附近的外延層102中所形成的耗盡區(qū)，與隔離溝槽106’位于本體層103下方的部分附近的外延層102中所形成的另一耗盡區(qū)，相交融合在一起，再融合最靠近隔離溝槽106’的有源溝槽106和隔離溝槽106’之間的本體層103與外延層102界面處的耗盡區(qū)，可將靠近隔離溝槽106’的有源溝槽106和隔離溝槽106’之間的漏電流路徑夾斷。所以SBR具有極佳的反向耐壓能力。
[0048]另外，柵極116a、116b具有凸出于頂部摻雜層104上表面的頂端部分，頂端部分與陽(yáng)極金屬層105具有較大的接觸面積和較小的歐姆接觸電阻，在施加正向壓降時(shí)，可提升柵極116a、116b從本體層103抽取載流子形成反型層的速度，與MOS管并聯(lián)的體二極管PN結(jié)或肖特基二極管在開(kāi)啟之前MOS管就已經(jīng)導(dǎo)通的這一進(jìn)程被進(jìn)一步加速，SBR正向開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換速度得到加強(qiáng)。
[0049]以上，通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，包括: 一底部襯底和其上方的一外延層，在外延層的頂部形成有一本體層，以及在本體層頂部形成有一頂部摻雜層； 形成在外延層中的有源溝槽，向下貫穿頂部摻雜層和本體層直至其底部延伸至本體層下方的外延層中，有源溝槽底部和側(cè)壁內(nèi)襯有襯墊氧化物和在有源溝槽內(nèi)設(shè)置有柵極；貫穿相鄰有源溝槽間的頂部摻雜層和本體層直至向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)的通孔； 植入在本體層中并圍繞在通孔側(cè)壁周圍的本體接觸區(qū)和植入在通孔底部下方外延層內(nèi)的摻雜區(qū)； 填充在通孔內(nèi)的金屬栓塞，栓塞與外延層及摻雜區(qū)之間形成肖特基接觸； 覆蓋在外延層之上并與頂部摻雜層、栓塞保持電性接觸的一陽(yáng)極金屬層，以及設(shè)置在底部襯底底面上的一陰極金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，有源溝槽內(nèi)的柵極的頂端向上凸出于外延層的頂面，柵極頂端超出外延層頂面的部分嵌入在陽(yáng)極金屬層內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，SBR在反向偏置條件下，在有源溝槽位于本體層下方的部分附近的外延層中形成耗盡區(qū)，和在本體層與外延層的界面處形成的耗盡區(qū)，籍此屏蔽體二極管和肖特基二極管以降低反向漏電流。
4.一種集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，包括: 一底部襯底和其上方的一外 延層，在外延層的頂部形成有一本體層，以及在本體層頂部形成有一頂部摻雜層； 形成在外延層中的一環(huán)形隔離溝槽，和形成在隔離溝槽內(nèi)側(cè)的有源區(qū)中的有源溝槽，及形成在隔離溝槽外側(cè)的終端區(qū)中的端接溝槽； 有源溝槽、隔離溝槽和端接溝槽，均向下貫穿頂部摻雜層和本體層直至底部延伸至本體層下方的外延層中，在它們各自的底部和側(cè)壁皆內(nèi)襯有襯墊氧化物，并在有源溝槽、隔離溝槽內(nèi)設(shè)置有柵極和在端接溝槽內(nèi)設(shè)置有浮置柵極； 形成在相鄰有源溝槽之間和形成在隔離溝槽與其附近的有源溝槽之間的通孔，通孔貫穿頂部摻雜層和本體層直至向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)； 植入在本體層中并圍繞在通孔側(cè)壁周圍的本體接觸區(qū)和植入在通孔底部下方外延層內(nèi)的摻雜區(qū)； 填充在通孔內(nèi)的金屬栓塞，栓塞與外延層及摻雜區(qū)之間形成肖特基接觸； 覆蓋在外延層之上并與頂部摻雜層、栓塞保持電性接觸的一陽(yáng)極金屬層，以及設(shè)置在底部襯底底面上的一陰極金屬層。
5.如權(quán)利要求4所述的集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，有源溝槽和隔離溝槽內(nèi)的柵極、端接溝槽內(nèi)的浮置柵極各自的頂端皆向上凸出于外延層的頂面，有源溝槽和隔離溝槽內(nèi)的柵極的頂端超出外延層頂面的部分嵌入在陽(yáng)極金屬層內(nèi)，浮置柵極與陽(yáng)極金屬層絕緣。
6.如權(quán)利要求5所述的集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，有源區(qū)上方的陽(yáng)極金屬層的周邊部分覆蓋在隔離溝槽內(nèi)的柵極靠近有源區(qū)的內(nèi)側(cè)部分的頂部之上，隔離溝槽內(nèi)的柵極靠近終端區(qū)的外側(cè)部分的頂部上方?jīng)]有被陽(yáng)極金屬層覆蓋住。
7.如權(quán)利要求4所述的集成肖特基二極管的SBR，其特征在于，當(dāng)SBR反向偏置時(shí)，在有源溝槽、隔離溝槽位于本體層下方的部分附近的外延層中形成耗盡層，和在有源區(qū)的本體層和外延層的界面處形成耗盡層，籍此屏蔽體二極管和肖特基二極管以降低反向漏電流。
8.一種制備集成有肖特基二極管的SBR的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S1、提供包含底部襯底和其上方的一外延層的半導(dǎo)體襯底，利用覆蓋在外延層上方的帶有開(kāi)口圖案的一掩膜，在外延層中刻蝕出多個(gè)有源溝槽； 步驟S2、在有源溝槽的底部和側(cè)壁生成襯墊氧化物，然后在有源溝槽內(nèi)形成柵極，之后移除掩膜，使柵極具有向上凸出于外延層的頂面的頂端部分； 步驟S3、以無(wú)額外掩膜的方式，在外延層的頂部植入摻雜物形成一本體層，然后再在本體層的頂部植入摻雜物形成一頂部摻雜層； 步驟S4、在外延層的頂面和柵極上方制備一絕緣氧化物層，柵極頂端超出外延層頂面的部分的側(cè)壁被絕緣物所覆蓋； 步驟S5、回刻絕緣氧化物層，形成附著在柵極超出外延層頂面的頂端部分的側(cè)壁上的側(cè)墻，并露出頂部摻雜層的上表面未被側(cè)墻覆蓋住的區(qū)域； 步驟S6、以無(wú)額外掩膜的方式，分別執(zhí)行以下步驟: 僅以側(cè)墻作為自對(duì)準(zhǔn)刻蝕掩膜，刻蝕出貫穿頂部摻雜層并向下延伸至本體層內(nèi)的具第一深度的通孔； 在具第一深度的通孔底部周圍的本體層中植入本體接觸區(qū)； 僅以側(cè)墻作為自對(duì)準(zhǔn)刻蝕掩膜，沿著具第一深度的通孔繼續(xù)刻蝕本體層和本體層下方的外延層，形成向下延伸至本體層下方的外延層內(nèi)的具第二深度的通孔；` 在具第二深度的通孔的底部植入摻雜物形成一個(gè)摻雜區(qū)，并移除側(cè)墻； 步驟S7、在通孔內(nèi)形成與外延層、摻雜區(qū)構(gòu)成肖特基接觸的栓塞和在外延層之上沉積一陽(yáng)極金屬層，柵極頂端向上超出外延層頂面的部分被包覆在陽(yáng)極金屬層內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟SI中，形成有源溝槽的同時(shí)，還利用掩膜在外延層中刻蝕出了一環(huán)形隔離溝槽和多個(gè)端接溝槽，有源溝槽和端接溝槽分別形成在隔離溝槽的內(nèi)側(cè)的有源區(qū)中和外側(cè)的終端區(qū)中。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，形成襯墊氧化物之后，還包括以下步驟: 沉積導(dǎo)電材料，然后移除掩膜上方的導(dǎo)電材料；其中 有源溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成有源溝槽內(nèi)的柵極； 隔離溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成隔離溝槽內(nèi)的柵極； 端接溝槽和掩膜中交疊在其上方的開(kāi)口內(nèi)的導(dǎo)電材料形成端接溝槽內(nèi)的浮置柵極； 之后再移除所述掩膜。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟S2中，移除所述掩膜之前，先在柵極、浮置柵極的頂端面上形成一氧化物墊片；以及 在步驟S5中，回刻?hào)艠O、浮置柵極各自上方絕緣氧化物層和氧化物墊片的復(fù)合層，形成保留在柵極、浮置柵極各自上方的一屏蔽氧化層； 在步驟S6中，利用屏蔽氧化層和側(cè)墻作為刻蝕掩膜來(lái)形成通孔。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，調(diào)整相鄰終端溝槽之間的距離和調(diào)整靠近隔離溝槽的一個(gè)終端溝槽和隔離溝槽之間的距離； 控制相鄰浮置柵極的頂端部分之間的間隙寬度，和控制鄰近隔離溝槽的一個(gè)終端溝槽內(nèi)的浮置柵極的頂端部分和隔離溝槽內(nèi)柵極頂端部分之間的間隙寬度； 保障絕緣氧化物層填充在所述間隙中的`部分在步驟S5中不會(huì)被完全被回刻掉。
【文檔編號(hào)】H01L27/08GK103887308SQ201410083539
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】沈健 申請(qǐng)人:中航（重慶）微電子有限公司