肖特基二極管及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種肖特基二極管及制作方法，本發(fā)明專利技術(shù)所述肖特基二極管及制作方法通過(guò)設(shè)置第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)均勻分布在所述勢(shì)壘區(qū)的內(nèi)部，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間且每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸。所述第一摻雜區(qū)加一定反向電壓后，第一摻雜區(qū)下面的PN結(jié)耗盡擴(kuò)展區(qū)會(huì)連在一起保護(hù)肖特基勢(shì)壘，減小肖特基二極管的常溫漏電，從而達(dá)到提高了肖特基二極管的工作結(jié)溫的目的，并顯著改善了肖特基二極管的高溫穩(wěn)定性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
肖特基二極管及其制作方法
本專利技術(shù)涉及分立器件芯片制造技術(shù)，尤其涉及一種肖特基二極管及其制作方法。
技術(shù)介紹
肖特基二極管以其自身的低正向壓降及快恢復(fù)時(shí)間等優(yōu)勢(shì)在二極管市場(chǎng)備受設(shè)計(jì)者的親睞，在以節(jié)能環(huán)保為主題的今天，肖特基二極管的節(jié)能優(yōu)勢(shì)更不容小覷；在半導(dǎo)體制造工藝日趨成熟的今天，人們對(duì)肖特基二極管的性能要求越來(lái)越高。肖特基二極管的選購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)基本可以概括為低正向壓降，高正向耐電流，低反向漏電流等，在太陽(yáng)能等領(lǐng)域，作為保護(hù)二極管使用的肖特基二極管除以上參數(shù)要求外，還對(duì)肖特基二極管的結(jié)溫還有著更高的要求。常規(guī)提高肖特基二極管結(jié)溫的方法是通過(guò)調(diào)整硅的電阻率及選取功函數(shù)更高的金屬或金屬硅化物來(lái)減小常溫反向漏電流而達(dá)到改善高溫性能的目的，雖然可以達(dá)到降低反向漏電流的目的，但犧牲了正向壓降使肖特基低正向壓降的優(yōu)勢(shì)大打折扣，同時(shí)由于肖特基二極管器件其自身的性質(zhì)，即肖特基二極管器件的反向曲線較軟，故在高溫情況特別是在額定電壓附近時(shí)，穩(wěn)定性很不理想。在一些特殊領(lǐng)域，例如太陽(yáng)能領(lǐng)域中環(huán)境溫度可以達(dá)到100攝氏度以上，故在這些特殊領(lǐng)域中，需要高結(jié)溫的肖特基二極管，要求肖特基二極管具有更好的高溫穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)中還會(huì)采取勢(shì)壘區(qū)點(diǎn)陣注入與P型保護(hù)環(huán)一起通過(guò)離子注入，退火等工藝在近硅表面處形成一些淺表P型摻雜以減小反向漏電流，其缺點(diǎn)在于：1)與P環(huán)一起經(jīng)過(guò)退火的點(diǎn)陣面積較大，大比例縮小肖特基部分的正向?qū)娣e，犧牲了正向壓降；2)該方案雖然在一定程度上改善了常溫漏電流，但因其為淺表?yè)诫s，反向PN結(jié)耗盡區(qū)夾斷不徹底，其高溫性能仍不夠理想，同時(shí)其高溫穩(wěn)定性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種通過(guò)在肖特基勢(shì)壘區(qū)離子注入工藝結(jié)合快速退火工藝，以在肖特基勢(shì)壘區(qū)中形成面積較小的第一摻雜區(qū)，以很好地控制第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)面積和第一摻雜區(qū)的注入深度的肖特基二極管及其制作方法，以提高肖特基二極管的工作結(jié)溫及改善高溫穩(wěn)定性。本專利技術(shù)提供一種肖特基二極管，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有外延層；保護(hù)環(huán)，所述保護(hù)環(huán)位于所述外延層中；鈍化層，所述鈍化層位于所述外延層上并具有引線窗口，所述引線窗口暴露部分所述保護(hù)環(huán)；勢(shì)壘合金層，形成于所述引線窗口中的外延層上；所述肖特基二極管還包括：若干平行排列且不相接觸的第一摻雜區(qū)，位于所述引線窗口中的外延層中，并形成于所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離大于0.3μm；以及若干平行排列且不相接觸的第二摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間且每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸。進(jìn)一步的，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離為1.0μm～3.0μm。進(jìn)一步的，所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第一摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。進(jìn)一步的，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑小于所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑。進(jìn)一步的，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第二摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體襯底為N型，所述外延層為N型，所述第一摻雜區(qū)為P型，所述第二摻雜區(qū)為P型。進(jìn)一步的，所述勢(shì)壘合金層的材質(zhì)為鈦、鉻、鉬、鎳、鉑及鎳鉑合金等中的一種或幾種與硅的化合物。進(jìn)一步的，所述鈍化層在所述保護(hù)環(huán)上的厚度為所述鈍化層在保護(hù)環(huán)以外的厚度為進(jìn)一步的，所述肖特基二極管還包括：正面金屬電極層，形成于所述勢(shì)壘合金層上；背面金屬電極層，形成于所述半導(dǎo)體襯底的與外延層相對(duì)的一面上。本專利技術(shù)還提供一種肖特基二極管的制作方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成外延層；在所述外延層上形成初始鈍化層，利用光刻和刻蝕工藝刻蝕去除欲形成保護(hù)環(huán)的區(qū)域的所述初始鈍化層；進(jìn)行離子注入和退火工藝，在所述外延層中形成保護(hù)環(huán)并在所述保護(hù)環(huán)上形成緩沖鈍化層；利用光刻和刻蝕工藝刻蝕去除欲形成第一摻雜區(qū)的區(qū)域的所述初始鈍化層；進(jìn)行兩次離子注入工藝，以在外延層中形成若干平行排列且不相接觸的第一摻雜區(qū)，并在所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間形成若干平行排列且不相接觸的第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)形成于所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離大于0.3μm，每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸，之后進(jìn)行快速熱退火工藝；去除所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的半導(dǎo)體襯底上的初始鈍化層和所述保護(hù)環(huán)上部分緩沖鈍化層，剩余的初始鈍化層和剩余的緩沖鈍化層形成鈍化層，暴露區(qū)域形成引線窗口；在所述引線窗口中的半導(dǎo)體襯底上形成勢(shì)壘合金層。進(jìn)一步的，在形成所述第一摻雜區(qū)的步驟中，離子注入濃度為1E11cm-2～1E14cm-2。進(jìn)一步的，采用高能離子注入機(jī)進(jìn)行注入以形成所述第一摻雜區(qū)，離子注入能量為500KeV～1500KeV。進(jìn)一步的，在形成所述第一摻雜區(qū)的步驟中，快速熱退火工藝的退火溫度為900℃～1200℃，退火時(shí)間為10秒～20秒。進(jìn)一步的，所述第一摻雜區(qū)的橫截面的直徑為0.5μm～5μm。進(jìn)一步的，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離為1.0μm～3.0μm。進(jìn)一步的，所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第一摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。進(jìn)一步的，在利用光刻和刻蝕工藝刻蝕去除欲形成第一摻雜區(qū)的區(qū)域的所述初始鈍化層的步驟和形成第一摻雜區(qū)的步驟之間，還包括：在所述保護(hù)環(huán)以外的區(qū)域的所述初始鈍化層上形成大于的光刻膠，所述光刻膠在形成所述第二摻雜區(qū)之后和快速熱退火工藝之前去除。進(jìn)一步的，在形成所述第二摻雜區(qū)的步驟中，形成所述第二摻雜區(qū)的離子注入濃度為1E12cm-2～1E14cm-2，注入能量為60KeV～150KeV。進(jìn)一步的，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑小于所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑。進(jìn)一步的，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第二摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體襯底為N型，所述外延層為N型，所述第一摻雜區(qū)為P型，所述第一摻雜區(qū)注入離子為硼，所述第二摻雜區(qū)為P型，所述第二摻雜區(qū)注入離子為硼。進(jìn)一步的，所述勢(shì)壘合金層的的材質(zhì)為鈦、鉻、鉬、鎳、鉑及鎳鉑合金等中的一種或幾種與硅的化合物。進(jìn)一步的，所述鈍化層在所述保護(hù)環(huán)上的厚度為所述鈍化層在保護(hù)環(huán)以外的厚度為進(jìn)一步的，在形成所述勢(shì)壘合金層的步驟之后，還包括，在所述勢(shì)壘合金層上形成正面金屬電極層；在所述半導(dǎo)體襯底的與外延層相對(duì)的一面上形成背面金屬電極層。綜上所述，本專利技術(shù)所述肖特基二極管通過(guò)設(shè)置第一摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)分散在所述勢(shì)壘區(qū)的內(nèi)部，所述第一摻雜區(qū)可以減小肖特基二極管的常溫漏電，提高了肖特基二極管的工作結(jié)溫，并且反向加一定電壓后，所述第一摻雜區(qū)會(huì)同時(shí)一起夾斷肖特基勢(shì)壘，所述肖特基二極管的結(jié)構(gòu)使肖特基二極管反向漏電隨電壓的增加變化較小，顯著提高了肖特基二極管的工作結(jié)溫及高溫穩(wěn)定性，從而使肖特基二極管在正向壓降低于或等于常規(guī)產(chǎn)品的情況下使其能夠滿足高溫結(jié)的要求，且其高溫穩(wěn)定性較現(xiàn)有技術(shù)中的高結(jié)溫肖特基二極管具有明顯優(yōu)勢(shì)，同時(shí)通過(guò)工藝設(shè)計(jì)使肖特基部分的勢(shì)壘面積得到了充分利用，在一些特殊要求的領(lǐng)域中，例本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種肖特基二極管，其特征在于，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有外延層；保護(hù)環(huán)，所述保護(hù)環(huán)位于所述外延層中；鈍化層，所述鈍化層位于所述外延層上并具有引線窗口，所述引線窗口暴露部分所述保護(hù)環(huán)；勢(shì)壘合金層，形成于所述引線窗口中的外延層上；所述肖特基二極管還包括：若干平行排列且不相接觸的第一摻雜區(qū)，位于所述引線窗口中的外延層中，并形成于所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離大于0.3μm；以及若干平行排列且不相接觸的第二摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間且每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種肖特基二極管，其特征在于，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有外延層；保護(hù)環(huán)，所述保護(hù)環(huán)位于所述外延層中；鈍化層，所述鈍化層位于所述外延層上并具有引線窗口，所述引線窗口暴露部分所述保護(hù)環(huán)；勢(shì)壘合金層，形成于所述引線窗口中的外延層上；所述肖特基二極管還包括：若干平行排列且不相接觸的第一摻雜區(qū)，位于所述引線窗口中的外延層中，并形成于所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，所述第一摻雜區(qū)的形狀為球形、類球形、直立的圓柱體或類圓柱體，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離大于0.3μm；以及若干平行排列且不相接觸的第二摻雜區(qū)，所述第二摻雜區(qū)的形狀為球形、類球形、直立的圓柱體或類圓柱體，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間且每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑小于所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑。2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離為1.0μm～3.0μm。3.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第一摻雜區(qū)的縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第一摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。4.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第二摻雜區(qū)縱向橫截面的最大直徑為0.5μm～5μm，相鄰的第二摻雜區(qū)之間的距離為0.5μm～5μm。5.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為N型，所述外延層為N型，所述第一摻雜區(qū)為P型，所述第二摻雜區(qū)為P型。6.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述勢(shì)壘合金層的材質(zhì)為鈦、鉻、鉬、鎳、鉑及鎳鉑合金中的一種或幾種與硅的化合物。7.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述鈍化層在所述保護(hù)環(huán)上的厚度為所述鈍化層在保護(hù)環(huán)以外的厚度為8.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述肖特基二極管還包括：正面金屬電極層，形成于所述勢(shì)壘合金層上；背面金屬電極層，形成于所述半導(dǎo)體襯底的與外延層相對(duì)的一面上。9.一種肖特基二極管的制作方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成外延層；在所述外延層上形成初始鈍化層，利用光刻和刻蝕工藝刻蝕去除欲形成保護(hù)環(huán)的區(qū)域的所述初始鈍化層；進(jìn)行離子注入和退火工藝，在所述外延層中形成保護(hù)環(huán)并在所述保護(hù)環(huán)上形成緩沖鈍化層；利用光刻和刻蝕工藝刻蝕去除欲形成第一摻雜區(qū)的區(qū)域的所述初始鈍化層；進(jìn)行兩次離子注入工藝，以在外延層中形成若干平行排列且不相接觸的第一摻雜區(qū)，并在所述第一摻雜區(qū)和所述外延層表面之間形成若干平行排列且不相接觸的第二摻雜區(qū)，所述第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)的形狀為球形、類球形、直立的圓柱體或類圓柱體，所述第一摻雜區(qū)形成于所述保護(hù)環(huán)環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)，所述第一摻雜區(qū)濃度最大處距離所述外延層表面的垂直距離大于0.3μm，每一所述第二摻雜區(qū)與所述第一摻雜區(qū)一一對(duì)應(yīng)接觸，所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉憲成，梁勇，陳向東，方佼，李其魯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杭州士蘭集成電路有限公司，成都士蘭半導(dǎo)體制造有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：