一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二極管終端結(jié)構(gòu)，更確切地說是一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還涉及一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肖特基二極管以其良好的正向?qū)ㄌ匦约翱焖匍_關(guān)速度在功率器件領(lǐng)域占有一席之地，但是由于其本身制作上采用金屬半導體接觸，其反向耐壓及反向漏電情況不佳。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)工藝條件中，大尺寸溝槽側(cè)壁上的多晶硅形貌不能進行很好的控制，進而影響了其與金屬層間的接觸，造成了終端環(huán)結(jié)構(gòu)特性的不穩(wěn)定，同時，側(cè)壁多晶硅的條寬過窄，不利于接觸孔光刻對位，也會引入工藝不穩(wěn)定問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)，其可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的器件結(jié)構(gòu)特性及工藝方法不穩(wěn)定的缺點，本發(fā)明還提供了溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)的制備方法。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)，包括一 N型硅基片，且所述N型硅基片的一側(cè)還設(shè)有一 N型硅外延層，且所述N型硅外延層內(nèi)設(shè)有若干第一溝槽，且所述第一溝槽的一側(cè)設(shè)有一終端環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0007]所述終端環(huán)結(jié)構(gòu)包括設(shè)于所述N型硅外延層內(nèi)的一第二溝槽及一第三溝槽，且所述第三溝槽的尺寸大于所述第一溝槽，且第二溝槽與所述第一溝槽的尺寸相同。
[0008]還包括一第一氧化物層，其淀積于所述第一溝槽內(nèi)部、第二溝槽內(nèi)部、第三溝槽內(nèi)部及所述第二溝槽與所述第三溝槽之間的所述N型硅外延層上。
[0009]還包括一多晶硅層，其淀積于所述的第一溝槽、第二溝槽及所述第三溝槽內(nèi)部。
[0010]還包括一第二氧化物層，其淀積于所述第三溝槽底部的所述第一氧化物層上、所述第三溝槽內(nèi)部的所述多晶硅層上及所述第二溝槽及所述第三溝槽之間的所述第一氧化物層上。
[0011]還包括一第一金屬層，其淀積于所述N型硅外延層的外側(cè)及所述第二氧化物層上。
[0012]還包括一第二金屬層，且所述第二金屬層淀積于所述第一金屬層的外側(cè)。
[0013]所述第一金屬層通過以下方法進行熱處理:快速熱退火工藝下與N型硅外延層形成肖特基接觸，退火溫度在600°C?800°C之間，時間小于2分鐘。
[0014]所述第一金屬層的材質(zhì)為鈦、鈷、鎳、銀、鉑或鈦中的任意一種或其組合與氮化鈦的復合層。
[0015]所述第二金屬層為鋁層。
[0016]一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
[0017]在N型硅基片上生長N型硅外延層；
[0018]在N型硅外延層刻蝕形成若干第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽；
[0019]在N型硅外延層外側(cè)生長一第一氧化物層；
[0020]在第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽內(nèi)淀積多晶硅，多晶硅填滿第一溝槽、第二溝槽且所述第三溝槽的槽壁淀積多晶硅；
[0021]在第一氧化物層、多晶硅層及第三溝槽底部的N型硅外延層外側(cè)淀積一第二氧化物層；
[0022]將N型硅外延層表面和多晶硅層表面的第一氧化物層和第二氧化物層去除；
[0023]在N型硅外延層、第一氧化物層、多晶硅層和第二氧化物層外側(cè)淀積一第一金屬層；
[0024]在第一金屬層外側(cè)淀積一第二金屬層；
[0025]將器件邊緣的第一金屬層和第二金屬層去除，使其邊緣處于第三溝槽的中央。
[0026]還包括:在所述N型娃外延層上淀積一掩蔽層，通過刻蝕未被掩蔽層掩蔽的N型娃外延層形成所述第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽。
[0027]在第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽內(nèi)淀積多晶硅步驟包括:
[0028]淀積多晶硅，且第一溝槽和第二溝槽淀積滿多晶硅；
[0029]多晶硅刻蝕，將所述N型硅外延層表面及所述第三溝槽底部的多晶硅完全刻蝕掉，使得多晶硅填滿第一溝槽、第二溝槽及所述第三溝槽的槽壁淀積有多晶硅。
[0030]本發(fā)明的優(yōu)點是:由于第一溝槽對N型硅外延層的耗盡作用，第一溝槽的N型硅外延層的表面會形成耗盡層，隨著反向電壓增大，耗盡層會向硅表面深處(橫向，縱向)擴展，使相鄰溝槽間耗盡層相連，等同于在縱向上的耗盡層顯著增加，從而增大了器件的反向耐壓能力，同時減小了漏電流，而在器件的邊緣部分增加一個終端環(huán)，用于改善器件的耐壓和可靠性性能。
【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明，其中:
[0032]圖1是本發(fā)明的溝槽肖特基二極管終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2至圖10是本發(fā)明的溝槽肖特基二極管終端中間結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖11是本發(fā)明的接觸孔邊緣的位置器件擊穿電壓的曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明的【具體實施方式】:
[0036]如圖1所示，一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)，包括一 N型硅基片I，且N型硅基片I的一側(cè)還設(shè)有一 N型硅外延層2，且N型硅外延層I內(nèi)設(shè)有若干第一溝槽21，且第一溝槽21的一側(cè)設(shè)有一終端環(huán)結(jié)構(gòu)4。
[0037]本發(fā)明的終端環(huán)結(jié)構(gòu)4包括設(shè)于N型硅外延層內(nèi)的一第二溝槽22及一第三溝槽23，且所述第三溝槽的尺寸大于所述第一溝槽21，且第二溝槽22與第一溝槽21的尺寸相同，本實施例中，第一溝槽21與第二溝槽22等間距排列，且第一溝槽21和第二溝槽22為小尺寸溝槽，且第三溝槽23為第三溝槽。
[0038]本發(fā)明還包括一第一氧化物層51、一多晶硅層52、一第二氧化物層53、一第一金屬層54及一第二金屬層55，第一氧化物層51淀積于第一溝槽21內(nèi)部、第二溝槽22內(nèi)部、第三溝槽23內(nèi)部及第二溝槽22與第三溝槽23之間的N型硅外延層上。多晶硅層52淀積于的第一溝槽21、第二溝槽22及第三溝槽23內(nèi)部。第二氧化物層53淀積于第三溝槽23底部的第一氧化物層51上、第三溝槽23內(nèi)部的多晶硅層52上及第二溝槽22及第三溝槽23之間的第一氧化物層上51。第一金屬層54淀積于N型硅外延層2的外側(cè)及第二氧化物層53上。第二金屬層55淀積于第一金屬層54的外側(cè)。
[0039]本發(fā)明還公開了一種溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟:
[0040]在N型硅基片上生長N型硅外延層；
[0041]在N型硅外延層刻蝕形成若干第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽；
[0042]在N型硅外延層外側(cè)生長一第一氧化物層；
[0043]在第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽內(nèi)淀積多晶硅，多晶硅填滿第一溝槽、第二溝槽且所述第三溝槽的槽壁淀積多晶硅；
[0044]在第一氧化物層、多晶硅層及第三溝槽底部的N型硅外延層外側(cè)淀積一第二氧化物層；
[0045]將N型硅外延層表面和多晶硅層表面的第一氧化物層和第二氧化物層去除；
[0046]在N型硅外延層、第一氧化物層、多晶硅層和第二氧化物層外側(cè)淀積一第一金屬層；
[0047]在第一金屬層外側(cè)淀積一第二金屬層；
[0048]將器件邊緣的第一金屬層和第二金屬層去除，使其邊緣處于第三溝槽的中央。
[0049]還包括:在所述N型娃外延層上淀積一掩蔽層，通過刻蝕未被掩蔽層掩蔽的N型娃外延層形成所述第一溝槽、一第二溝槽及一第三溝槽。
[0050]在第一溝槽、第二溝槽及第三溝槽內(nèi)淀積多晶硅步驟包括:
[0051 ] 淀積多晶硅，且第一溝槽和第二溝槽淀積滿多晶硅；
[0052]多晶硅刻蝕，將所述N型硅外延層表面及所述第三溝槽底部的多晶硅完全刻蝕掉，使得多晶硅填滿第一溝槽、第二溝槽及所述第三溝槽的槽壁淀積有多晶硅。
[0053]如圖2所示，在N型硅基片上生長N型硅外延層，硅基片的電阻率低于0.005 Ω /cm2，外延層的厚度和電阻率由器件的擊穿電壓決定。
[0054]如圖3所示，在所述N型娃外延層上淀積一掩蔽層56，通過光刻刻蝕形成溝槽的刻蝕窗口 ；通過刻蝕掩蔽層56和N型硅外延層形成第一溝槽21、一第二溝槽22及一第三溝槽23，得到的第一溝槽和第二溝槽的大小相同，且第三溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度。如圖4所示，通過刻蝕將掩蔽層去除。
[0055]如圖5所示，在N型硅外延層外側(cè)生長一第一氧化物層51，作為后續(xù)多晶硅與N型硅外延層的隔離層，第一氧化物層的氧化物層厚度與器件反向擊穿電壓相關(guān)。
[0056]如圖6所不，淀積多晶娃層，且第一溝槽和第二溝槽淀積滿多晶娃。多晶娃層為N型摻雜，濃度在lE19/cm3以上，厚度在0.5um以上，保證可以將小尺寸溝槽全部填滿，多晶硅淀積的厚度決定了第三溝槽的最