本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更確切地說是一種溝槽肖特基二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

常規(guī)TMBS的結(jié)構(gòu)，在反向偏置時，溝槽處的耗盡層寬度展寬使相鄰的溝槽間的耗盡層連接在一起，使得在縱向方向上的耗盡層寬度大大增加，增大TMBS的反向擊穿。但該結(jié)構(gòu)在溝槽底部的耗盡層沒有橫向耗盡層展寬帶來的耗盡層寬度增加的效果，所以在溝槽底部存在大電場，常規(guī)溝槽TMBS結(jié)構(gòu)的反向擊穿通常都發(fā)生在這個位置。

傳統(tǒng)TMBS的問題，就是在溝槽底部存在電場集中效應(yīng)，限制器件的反向擊穿電壓的進(jìn)一步提升

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種溝槽肖特基二極管及其制備方法，其可以解決現(xiàn)有技術(shù)中反向擊穿電壓差的缺點(diǎn)。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種溝槽肖特基二極管，包括溝槽，且所述溝槽的側(cè)壁外側(cè)設(shè)有N型注入?yún)^(qū)，且所述溝槽的底部設(shè)有P型注入?yún)^(qū)。

還包括一基片層，且所述基片層的一側(cè)設(shè)有一外延層，所述溝槽設(shè)于所述外延層內(nèi)。

所述溝槽包括若干第一溝槽及終端區(qū)溝槽，且所述終端區(qū)溝槽設(shè)于所述外延層的邊緣。

所述第一溝槽內(nèi)生長有柵氧化層及淀設(shè)有多晶硅，且多晶硅將第一溝槽淀設(shè)滿，柵氧化層生長于第一溝槽的側(cè)壁和底部。

所述終端區(qū)溝槽的側(cè)壁和底部生長有柵氧化層，所述柵氧化層上淀設(shè)有多晶硅柵，且多晶硅柵淀設(shè)于所述終端區(qū)溝槽的側(cè)壁及底部外圍上；一氧化物層淀設(shè)于多晶硅柵上，且氧化物層淀設(shè)于終端區(qū)溝槽的側(cè)壁及底部外圍，且未淀設(shè)滿所述溝端區(qū)溝槽。

所述柵氧化層還淀設(shè)于所述邊緣部分的外延層上，所述氧化物層淀設(shè)于終端區(qū)的多晶硅和柵氧化層的上方。

還包括第一金屬層，其淀設(shè)于外延層、所述第一溝槽上，且終端區(qū)的氧化物層上，且第一金屬層淀設(shè)于所述終端區(qū)溝槽的側(cè)壁及底部一半。

還包括一第二金屬層，其淀設(shè)于所述第一金屬層上。

一種溝槽肖特基二極管的制備方法，包括以下步驟:

在基片上生長外延；

在外延層表面淀積一層氧化層，并進(jìn)行光刻，留出溝槽刻蝕的窗口，留下的氧化層作為溝槽刻蝕的掩蔽層，去除光刻膠；

溝槽刻蝕；

生長犧牲氧化層；

硅片傾斜注入，形成N型注入?yún)^(qū)；

硅片垂直注入，注入濃度大于傾斜注入，硅片退火，形成P型注入?yún)^(qū)；

犧牲氧化層及掩蔽層移除；

生長一層合適的氧化層；

多晶硅淀積；

多晶硅刻蝕；

淀積一層氧化層介質(zhì)，對器件邊緣的表面和多晶硅表面形成保護(hù)，然后光刻，再接觸刻蝕，將外延硅表面和多晶硅表面的氧化層去除；留下終端區(qū)被光刻膠保護(hù)住的氧化層介質(zhì)。

肖特基金屬淀積，淀積第一金屬；

前端金屬淀積，淀積第二金屬；

金屬層光刻，在光刻膠的掩蔽作用下，刻蝕掉終端大溝槽的金屬及肖特基金屬；

背面金屬淀積。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)明給出了一種溝槽肖特基二極管(TMBS)結(jié)構(gòu)及其制造方法。相對于常規(guī)TMBS：其提高了耐壓、減小了正向壓降、提高了開關(guān)速度、減小了反向電容。

附圖說明

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2至圖17是本發(fā)明的中間體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方式：

如圖1所示，一種溝槽肖特基二極管，包括溝槽，且所述溝槽的側(cè)壁外側(cè)設(shè)有N型注入?yún)^(qū)100，且所述溝槽的底部設(shè)有P型注入?yún)^(qū)110。

本發(fā)明還包括一基片層10，且所述基片層10的一側(cè)設(shè)有一外延層20，所述溝槽設(shè)于所述外延層20內(nèi)。

本發(fā)明所述溝槽包括若干第一溝槽23及終端區(qū)溝槽24，且所述終端區(qū)溝槽24設(shè)于所述外延層20的邊緣。

第一溝槽23內(nèi)生長有柵氧化層30及淀設(shè)有多晶硅40，且多晶硅40將第一溝槽23淀設(shè)滿，柵氧化層30淀設(shè)于第一溝槽23的側(cè)壁和底部。所述終端區(qū)溝槽24的側(cè)壁和底部生長有柵氧化層30，所述柵氧化層30上淀設(shè)有多晶硅柵40，且多晶硅柵40淀設(shè)于所述終端區(qū)溝槽23的側(cè)壁及底部外圍上；一氧化物層50淀設(shè)于多晶硅柵40上，且氧化物層50淀設(shè)于終端區(qū)溝槽24的側(cè)壁及底部外圍，且未淀設(shè)滿所述溝端區(qū)溝槽。所述柵氧化層30還淀設(shè)于所述邊緣部分的外延層20上，所述氧化物層50淀設(shè)于終端區(qū)的多晶硅40和柵氧化層30的上方。

本發(fā)明還包括第一金屬層70，其淀設(shè)于外延層20、所述第一溝槽23上，且終端區(qū)的氧化物層50上，且第一金屬層70淀設(shè)于所述終端區(qū)溝槽24的側(cè)壁及底部一半。還包括一第二金屬層80，其淀設(shè)于所述第一金屬層70上。

一種溝槽肖特基二極管的制備方法，包括以下步驟:

在基片上生長外延；如圖2所示，在合適的N型基片上生長一層符合要求的外延層。

在外延層表面淀積一層氧化層，并進(jìn)行光刻，留出溝槽刻蝕的窗口，留下的氧化層作為溝槽刻蝕的掩蔽層，去除光刻膠；在外延層表面生長一層氧化層，并進(jìn)行光刻，留出溝槽刻蝕的窗口，留下的氧化層作為溝槽刻蝕的掩蔽層，去除光刻膠，如圖3所示。

溝槽刻蝕；進(jìn)行溝槽刻蝕，在掩蔽層的掩蔽作用下刻蝕出溝槽，保留掩蔽層作為后面兩次注入的阻擋層，如圖4所示。

生長犧牲氧化層；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在硅片表面生長一層合適厚度的犧牲氧化層，如圖5所示。

硅片傾斜注入，形成N型注入?yún)^(qū)；對硅片進(jìn)行傾斜角度注入，注入角度視具體設(shè)計(jì)而定；注入雜質(zhì)為N型，在溝槽側(cè)壁形成N+注入?yún)^(qū)，這會使得溝槽側(cè)壁區(qū)域的外延電阻率下降，因而可以降低器件的正向壓降VF，提高器件開關(guān)速度，如圖6所示。

硅片垂直注入，注入濃度大于傾斜注入，硅片退火，形成P型注入?yún)^(qū)；對硅片表面進(jìn)行垂直注入；注入雜質(zhì)為P型，濃度大于傾斜注入濃度具體視設(shè)計(jì)而定，在溝槽底部形成P型摻雜區(qū)，反向時，P型摻雜區(qū)使得外延中的耗盡區(qū)擴(kuò)展，降低了該區(qū)域的電場強(qiáng)度，抑制了溝槽底部的峰值電場，因而可以提高TMBS耐壓；并且反向時，由于耗盡區(qū)擴(kuò)展導(dǎo)致溝槽底部的反向電容減小，降低TMBS反向電容，如圖7所示。

犧牲氧化層及掩蔽層移除；犧牲氧化層移除及掩蔽層移除，如圖8示。

生長一層合適的氧化層；在硅片表面生長一層氧化層，作為多晶硅與硅片間的隔離，如圖9所示。

多晶硅淀積；淀積多晶硅，使得小溝槽被完全填充，如圖10所示。

多晶硅刻蝕；多晶硅刻蝕，使得硅片表面多晶硅刻蝕完，如圖11所示。

淀積一層氧化層介質(zhì)，對器件邊緣的表面和多晶硅表面形成保護(hù)，如圖12所示。

介質(zhì)層光刻；淀積光刻較并進(jìn)行光刻，接著進(jìn)行接觸刻蝕，將外延硅表面和多晶硅表面的氧化層去除，使其可以與后續(xù)工藝的金屬層接觸；器件邊緣的終端溝槽內(nèi)的氧化層保留，形成本發(fā)明所需要的終端環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖13所示。

肖特基金屬淀積及退火；肖特基金屬淀積及退火，如圖14所示。

前段金屬淀積，淀積第二金屬；前段金屬淀積，淀積第二金屬，如圖15所示。

金屬層光刻，在光刻膠的掩蔽作用下，刻蝕掉終端大溝槽的金屬及肖特基金屬，如圖16所示。

TMBS的背面減薄及背面金屬淀積，如圖17所示。

本發(fā)明提供了一種性能改進(jìn)的TMBS結(jié)構(gòu)和其制造方法。本發(fā)明的改進(jìn)方法是在溝槽的底部和側(cè)壁上分別進(jìn)行不同摻雜類型的注入，改善TMBS的反向電場，以及降低正向的導(dǎo)通壓降。

反向偏置時，傳統(tǒng)TMBS結(jié)構(gòu)在溝槽底部存在大電場，本發(fā)明在溝槽底部注入P型摻雜區(qū)，增強(qiáng)溝槽底部的耗盡，增加溝槽底部的耗盡層寬度，提高TMBS耐壓。同時，由于P型雜質(zhì)注入的散射效應(yīng)，溝槽的側(cè)壁也會注入P型摻雜，導(dǎo)致側(cè)壁區(qū)域的電阻率升高，使TMBS得正向?qū)▔航瞪?。因此，才用傾斜注入N型雜質(zhì)到溝槽的側(cè)壁，降低溝槽側(cè)壁的電阻率。本發(fā)明通過兩次注入來提高器件的性能。一次傾斜注入(注入角度視具體設(shè)計(jì)而定)，在MOS結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成N+注入?yún)^(qū)；一次為垂直注入，在MOS結(jié)構(gòu)底端形成P注入?yún)^(qū)，且垂直注入濃度大于傾斜注入。注入的掩蔽層為溝槽刻蝕的掩蔽層，其放在犧牲氧化層移除時一起移除。本發(fā)明相對于常規(guī)TMBS：其提高了耐壓、減小了正向壓降、減小了反向電容、提高了開關(guān)速度。工藝成本只增加了兩次注入工藝，沒有增加光刻層次。本發(fā)明給出了一種溝槽肖特基二極管(TMBS)結(jié)構(gòu)及其制造方法。相對于常規(guī)TMBS：其提高了耐壓、減小了正向壓降、提高了開關(guān)速度、減小了反向電容。

本發(fā)明提供了兩次注入來實(shí)現(xiàn)對TMBS器件的優(yōu)化。一次為溝槽側(cè)壁的傾斜注入，注入N型雜質(zhì)，在溝槽側(cè)壁形成N+注入?yún)^(qū)，由于N+注入?yún)^(qū)的存在，降低了外延層的電阻率，減小了器件的正向?qū)▔航?。一次是向底部的垂直注入，注入濃度和能量都大于前一次的傾斜注入；通過向溝槽底部注入P型雜質(zhì)，來改善溝槽底部的電場分布；同時，也可以減小反向電容。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。