含定向擴散結的肖特基器件及制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發(fā)明涉及一種含定向擴散結的肖特基器件及制造方法。
[0002]【背景技術】:
一般功率半導體器件的加工廠使用的光刻機，刻開最小尺寸也要在0.4微米以上，因此P型島的最小尺寸在I微米以上，這種情況下，一般P型島區(qū)將占用15%以上的肖特基勢皇區(qū)面積，影響JBS肖特基器件的參數(shù)性能；正是鑒于此種原因，現(xiàn)在很多芯片加工廠，不能制作出性能優(yōu)良的JBS肖特基器件。
[0003]
【發(fā)明內容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種含定向擴散結的肖特基器件及制造方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
一種含定向擴散結的肖特基器件，其組成包括:硅單晶基片，所述的硅單晶基片上具有外延層，所述的外延層上設置有肖特基勢皇區(qū)，所述的肖特基勢皇區(qū)與一組臺面凸點P型區(qū)配合，所述的肖特基勢皇區(qū)上部裝有陽極金屬層，所述的陽極金屬層兩側設置有金屬場板，所述的陽極金屬層兩側與厚氧化層連接，所述的厚氧化層下部裝有P+環(huán)，所述的硅單晶基片下部裝有陰極金屬層。
[0005]所述的含定向擴散結的肖特基器件，所述的硅單晶基片為重摻雜的N型硅單晶基片，所述的外延層為低摻雜的N-外延層，所述的肖特基勢皇區(qū)設置有臺面凹面，所述的臺面凸點P型區(qū)和所述的肖特基勢皇區(qū)共同形成整流結。
[0006]所述的含定向擴散結的肖特基器件，所述的臺面凸點P型區(qū)為硼雜質注入后經過高溫擴散形成，所述的臺面凸點P型區(qū)結深比所述的肖特基勢皇區(qū)的臺面凹面深度深，但低于所述的P+環(huán)的結深，所述的臺面凸點P型區(qū)的硼濃度從上向下逐漸降低，且在同水平線方向上，表面濃度低于體內濃度，呈倒置的“小蘑菇”狀；所述的肖特基勢皇區(qū)為所述的外延層刻蝕形成的臺面凹面，凹面表面濃度與所述的外延層的摻雜濃度相同。
[0007]所述的含定向擴散結的肖特基器件的制造方法，在重摻雜的N型硅單晶片上，采用CVD技術外延生長一層低濃度的N-外延層，通過熱氧化在外延層上表面形成薄氧化層，經過第一次光刻、腐蝕工步，將P+環(huán)安裝的區(qū)域刻開，進行第一次注入硼雜質，硼雜質可透過薄氧化層厚度注入到N-外延層硅體內，經過高溫推結形成終端保護P+環(huán)；再進行第二次光刻，將終端區(qū)用光刻膠阻擋后，進行第二次硼雜質注入，硼雜質大面積注入到內部源區(qū)的外延層硅體內；去除光刻膠后，再進行第三次光刻，將臺面凹面區(qū)域刻開，經過濕法腐蝕去除氧化層后，再進行硅腐蝕，形成臺面凹面和臺面凸點，硅腐蝕的臺面凹面深度比第二次硼雜質注入的深度要深；高溫氧化、推結同時進行，在腐蝕的臺面表面生長厚的氧化層，并在終端形成厚的氧化層，臺面凸點P型區(qū)硼推結的結深要大于臺面凹面的深度，形成臺面凸點P型區(qū)；使用第二次光刻用的光刻版進行第四次光刻，將內部源區(qū)刻開，經過濕法腐蝕，將內部源區(qū)的臺面凹面、臺面凸點的表面的氧化層全部腐蝕去除；通過濺射勢皇金屬，經過勢皇金屬合金，在臺面凸點P型區(qū)間形成肖特基勢皇結，再在表面進行金屬蒸發(fā)形成金屬層，經過金屬層光刻、腐蝕，形成正面陽極金屬層及邊緣金屬場板；將硅單晶基片底部減薄，再進行背面金屬蒸鍍形成陰極金屬層，整個肖特基器件結構形成。
[0008]有益效果:
1.本發(fā)明在重摻雜的N型硅單晶片上，采用CVD技術外延生長一層低濃度的N-外延層，通過熱氧化在外延層上表面形成薄氧化層，經過第一次光刻、腐蝕工步，將P+環(huán)安裝的區(qū)域刻開，進行第一次注入硼雜質，硼雜質可透過薄氧化層厚度注入到N-外延層硅體內，經過高溫推結形成終端保護P+環(huán)；再進行第二次光刻，將終端區(qū)用光刻膠阻擋后，進行第二次硼雜質注入，硼雜質大面積注入到內部源區(qū)的外延層硅體內；去除光刻膠后，再進行第三次光刻，將臺面凹面區(qū)域刻開，經過濕法腐蝕去除氧化層后，再進行硅腐蝕，形成臺面凹面和臺面凸點，硅腐蝕的臺面凹面深度比第二次硼雜質注入的深度要深；高溫氧化、推結同時進行，在腐蝕的臺面表面生長厚的氧化層，并在終端形成厚的氧化層，臺面凸點P型區(qū)硼推結的結深要大于臺面凹面的深度，形成臺面凸點P型區(qū)；使用第二次光刻用的光刻版進行第四次光刻，將內部源區(qū)刻開，經過濕法腐蝕，將內部源區(qū)的臺面凹面、臺面凸點的表面的氧化層全部腐蝕去除；通過派射勢皇金屬，經過勢皇金屬合金，在臺面凸點P型區(qū)間形成肖特基勢皇結，再在表面進行金屬蒸發(fā)形成金屬層，經過金屬層光刻、腐蝕，形成正面陽極金屬層及邊緣金屬場板；將硅單晶基片底部減薄，再進行背面金屬蒸鍍形成陰極金屬層，整個肖特基器件結構形成。
[0009]本發(fā)明在傳統(tǒng)的JBS肖特基制造流程上進行整合優(yōu)化，增加硅腐蝕工步，形成臺面凸點及臺面凹面，由于腐蝕存在側向腐蝕的性質及熱氧化消耗硅本體的特點，臺面凸點區(qū)比光刻機極限能力刻出的尺寸還要小，克服加工廠的光刻機的能力瓶頸；另外在推結前進行的硅腐蝕，使得硼雜質摻雜源只在臺面凸點中存在，在推結過程同時進行熱氧化，由于熱氧化存在吸硼排磷的性質，使得臺面凸點P型區(qū)體內的硼濃度在同水平線方向上，臺面凸點P型區(qū)的表面硼濃度低于體內濃度的效果，濃度決定擴散速度，因此推結體現(xiàn)出橫向擴散短，而縱向擴散的深，臺面凸點P型區(qū)呈現(xiàn)倒置的“小蘑菇”型，這正是JBS肖特基器件需要的結構。此結構可降低P型區(qū)所占用的肖特基勢皇區(qū)面積，進而在同等面積下，具有低的正向飽和壓降，可提高本發(fā)明的肖特基器件的參數(shù)性能，可提升競爭優(yōu)勢。
[0010]【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0011]附圖2為本發(fā)明的肖特基器件的臺面凸點P型區(qū)的摻雜濃度分布圖；
附圖3為采用本發(fā)明的肖特基器件反向V-1曲線與傳統(tǒng)JBS肖特基器件比較圖；
附圖4為采用本發(fā)明的肖特基器件正向1-V曲線與傳統(tǒng)JBS肖特基器件比較圖。
[0012]【具體實施方式】:
實施例1:
一種含定向擴散結的肖特基器件，其組成包括:硅單晶基片，所述的硅單晶基片上具有外延層，所述的外延層上設置有肖特基勢皇區(qū)，所述的肖特基勢皇區(qū)與一組臺面凸點P型區(qū)配合，所述的肖特基勢皇區(qū)上部裝有陽極金屬層，所述的陽極金屬層兩側設置有金屬場板，所述的陽極金屬層兩側與厚氧化層連接，所述的厚氧化層下部裝有P+環(huán)，所述的硅單晶基片下部裝有陰極金屬層。
[0013]實施例2:
根據實施例1所述的含定向擴散結的肖特基器件，所述的硅單晶基片為重摻雜的N型硅單晶基片，所述的外延層為低摻雜的N-外延層，所述的肖特基勢皇區(qū)設置有臺面凹面，所述的臺面凸點P型區(qū)和所述的肖特基勢皇區(qū)共同形成整流結。
[0014]實施例3:
根據實施例1或2所述的含定向擴散結的肖特基器件，所述的臺面凸點P型區(qū)為硼雜質注入后經過高溫擴散形成，所述的臺面凸點P型區(qū)結深比所述的肖特基勢皇區(qū)的臺面凹面深度深，但低于所述的P+環(huán)的結深，所述的臺面凸點P型區(qū)的硼濃度從上向下逐漸降低，且在同水平線方向上，表面濃度低于體內濃度，呈倒置的“小蘑菇”狀；所述的肖特基勢皇區(qū)為所述的外延層刻蝕形成的臺面凹面，凹面表面濃度與所述的外延層的摻雜濃度相同。
[0015]實施例4:
一種利用實施例1或2或3所述的含定向擴散結的肖特基器件的制造方法，在重摻雜的N型硅單晶片上，采用CVD技術外延生長一層低濃度的N-外延層，通過熱氧化在外延層上表面形成薄氧化層，經過第一次光刻、腐蝕工步，將P+環(huán)安裝的區(qū)域刻開，進行第一次注入硼雜質，硼雜質可透過薄氧化層厚度注入到N-外延層硅體內，經過高溫推結形成終端保護P+環(huán)；再進行第二次光刻，將終端區(qū)用光刻膠阻擋后，進行第二次硼雜質注入，硼雜質大面積注入到內部源區(qū)的外延層硅體內；去除光刻膠后，再進行第三次光刻，將臺面凹面區(qū)域刻開，經過濕法腐蝕去除氧化層后，再進行硅腐蝕，形成臺面凹面和臺面