專利名稱：一種肖特基二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施例涉及一種半導體器件，更具體地，涉及一種肖特基二極管。
背景技術(shù)：
金屬與輕摻雜的半導體材料接觸會產(chǎn)生一個類似于PN結(jié)的接觸結(jié)構(gòu)，稱為肖特基接觸，用于制作肖特基二極管。外加正向電壓時，肖特基二極管處于導通狀態(tài)，電流流過二極管；外加反向電壓時，肖特基二極管處于關(guān)斷狀態(tài)。理想情況下，反向電流為0。但實際上，肖特基二極管不是理想器件，會流過少量的反向漏電流。反向漏電流會影響電路的性能，降低電路的效率。肖特基二極管的擊穿電壓是肖特基二極管反向擊穿前兩端允許施加的最大反向電壓。綜上所述，在實際應用中期望肖特基二極管具有高的擊穿電壓和小的反向漏電流。圖1是現(xiàn)有的肖特基二極管100的剖視圖。該肖特基二極管100包括輕摻雜的N 阱11、用作肖特基接觸結(jié)構(gòu)的金屬接觸12以及重摻雜的N型陰極接觸區(qū)14。為了使肖特基二極管100具有小的反向漏電流和高的擊穿電壓，常需要降低金屬接觸12與N阱11之間的大電場。如圖1所示，肖特基二極管100制作有結(jié)深較深的輕摻雜P型保護環(huán)15以降低金屬接觸12附近的大電場。該肖特基二極管100還可以包括位于輕摻雜的N阱11之下的重摻雜的N型掩埋層13 (簡稱NBL))、以及位于金屬接觸12和N型陰極接觸區(qū)14之間的場氧層16。圖2是圖1所示肖特基二極管100的布局示意圖。陰極接觸區(qū)14位于肖特基二極管100布局的最外緣。在肖特基二極管100的中心放置金屬接觸12，P型保護環(huán)區(qū)15位于該金屬接觸12的外緣。然而，P型保護環(huán)區(qū)15具有較深的結(jié)深，占用面積大，因此現(xiàn)有肖特基二極管100的集成密度較差。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種肖特基二極管，該肖特基二極管的擊穿電壓高、反向漏電流小，且具有高的集成密度。根據(jù)一實施例的肖特基二極管，包括半導體層，具有第一摻雜類型；保護環(huán)區(qū)， 包括第一保護環(huán)區(qū)和第二保護環(huán)區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第二摻雜類型，其中所述第一保護環(huán)區(qū)至少部分地圍繞所述第二保護環(huán)區(qū)；金屬接觸，位于半導體層和保護環(huán)區(qū)上方；以及陰極接觸區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第一摻雜類型。根據(jù)一個實施例，所述第二保護環(huán)區(qū)具有比所述第一保護環(huán)區(qū)淺的結(jié)深。根據(jù)一個實施例，所述第二保護環(huán)區(qū)包括多個帶狀區(qū)。根據(jù)一個實施例，所述的肖特基二極管進一步包括多個保護環(huán)區(qū)和多個金屬接觸，其中每個金屬接觸位于一個保護環(huán)區(qū)之上，陰極接觸區(qū)至少部分地圍繞每個保護環(huán)區(qū)。根據(jù)一個實施例，所述陰極接觸區(qū)呈柵格狀，具有多個格子，其中每個保護環(huán)區(qū)位于一個格子中。
3[0011]根據(jù)一個實施例，所述第一保護環(huán)區(qū)位于金屬接觸的外緣。根據(jù)一個實施例，所述肖特基二極管進一步包括掩埋層，具有第一摻雜類型，其中該掩埋層具有比所述半導體層高的摻雜濃度。根據(jù)一個實施例，金屬接觸緊靠半導體層，在半導體層內(nèi)形成與保護環(huán)區(qū)彼此交叉的肖特基界面。根據(jù)一個實施例，第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。根據(jù)一個實施例，第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型。根據(jù)一個實施例，所述的肖特基二極管進一步包括場氧層，位于金屬接觸和陰極接觸區(qū)之間。根據(jù)一實施例的肖特基二極管，包括陰極區(qū)，包括陰極接觸區(qū)，該陰極接觸區(qū)具有第一摻雜類型；陽極區(qū)，包括金屬接觸和肖特基界面，其中金屬接觸位于肖特基界面的上方，肖特基界面具有第一摻雜類型；以及保護環(huán)區(qū)，具有第二摻雜類型，其中所述保護環(huán)區(qū)與所述肖特基界面彼此交叉。根據(jù)一個實施例，所述保護環(huán)區(qū)包括第一保護環(huán)區(qū)和第二保護環(huán)區(qū)，第二保護環(huán)區(qū)具有比所述第一保護環(huán)區(qū)淺的結(jié)深。根據(jù)一個實施例，所述保護環(huán)區(qū)呈柵格狀。根據(jù)一個實施例，所述陰極接觸區(qū)呈柵格狀，將陽極區(qū)劃分為多個陽極島。根據(jù)一個實施例，第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。根據(jù)一個實施例，第一摻雜類型為P型，第二摻雜類型為N型。

為了更好的理解本實用新型，將根據(jù)以下附圖對本實用新型進行詳細描述圖1是現(xiàn)有的肖特基二極管100的剖視圖；圖2是圖1所示肖特基二極管100的布局示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管300的剖視圖；圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管400的布局示意圖；圖5A，5B是根據(jù)本實用新型實施例的肖特基界面與保護環(huán)區(qū)彼此交叉的示例圖；圖6是根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管600的布局示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖充分描述本實用新型的示范實施例。在下面對本實用新型的詳細描述中，為了更好的理解本實用新型，描述了大量的細節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細節(jié)，本實用新型同樣可以實施。本實用新型可以以許多不同形式體現(xiàn)，不應理解為局限于這里闡述的示范實施方式。此外，圖中顯示的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是示意性的，它們的形狀不意圖限制本實用新型的范圍。還應理解，附圖不是按比例畫的，為了清晰，層和區(qū)域的尺寸可被放大。圖3是根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管300的剖視圖，該肖特基二極管 300制作有外側(cè)保護環(huán)區(qū)(或稱第一保護環(huán)區(qū))和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)(或稱第二保護環(huán)區(qū))，其中外側(cè)保護環(huán)區(qū)至少部分地圍繞內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)。由于采用這樣的結(jié)構(gòu)，使得反向漏電流減小、并改善肖特基二極管的擊穿電壓。如圖3所示，肖特基二極管300包括P型半導體襯底30、N型半導體層31、金屬接觸32、重摻雜的N型陰極接觸區(qū)34和P型保護環(huán)區(qū)。其中N型半導體層31位于P型半導體襯底30之上。P型保護環(huán)區(qū)位于N型半導體層31內(nèi)，包括外側(cè)保護環(huán)區(qū)351和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351至少部分地圍繞內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352。金屬接觸32位于N型半導體層31和P型保護環(huán)區(qū)351、352的上方。N型陰極接觸區(qū)34形成于N型半導體層31 內(nèi)。在一個實施例中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351環(huán)繞內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352。在一個實施例中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352彼此接觸構(gòu)成一個完整的保護環(huán)區(qū)。在其它實施例中， 外側(cè)保護環(huán)區(qū)351和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352可以是分隔的不同區(qū)域。在一個實施例中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351位于金屬接觸32的外緣。在一個實施例中，肖特基二極管300進一步包括位于P型半導體襯底30和N型半導體層31之間的重摻雜的N型掩埋層(NBL)33。在一個實施例中，半導體襯底30和N型掩埋層33統(tǒng)稱為半導體襯底。在一些實施例中，N型掩埋層33不是必須存在的。在一個實施例中，肖特基二極管300還進一步包括位于金屬接觸32和陰極接觸區(qū)34之間的場氧層 36。在一些實施例中，可用其它絕緣材料來代替場氧層36來實現(xiàn)隔離。在一個實施例中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351具有比內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352深的結(jié)深。保護環(huán)區(qū)的結(jié)深越深，肖特基二極管可實現(xiàn)的擊穿電壓越高。在一個實施例中通過控制保護環(huán)區(qū) 351,352的深度可調(diào)節(jié)肖特基二極管300的擊穿電壓。在一個實施例中，內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352包括多個窄的帶狀區(qū)。內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352的多個帶狀區(qū)彼此靠近，可進一步減小肖特基二極管300的反向漏電流。在擊穿電壓與載流能力一定時，內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352的多個帶狀區(qū)與外側(cè)保護環(huán)區(qū)351采用合理布局，可有效減小肖特基二極管300的尺寸。肖特基二極管300可以與其他半導體器件集成在一個集成電路中。從俯視的角度看肖特基二極管300，該肖特基二極管300包括陽極區(qū)、陰極區(qū)以及 P型保護環(huán)區(qū)351、352，其中陽極區(qū)包括金屬接觸32和肖特基界面310。金屬接觸32位于 N型半導體層31的上表面上，在N型半導體層31內(nèi)靠近上表面的區(qū)域形成與P型保護環(huán)區(qū)彼此交叉的肖特基界面310。陰極區(qū)包括陰極接觸區(qū)34.。陰極區(qū)還可進一步包括位于陰極接觸區(qū)34之上的金屬層，用作陰極電極。在一個實施例中，金屬接觸32為鈦，半導體材料為硅。N型半導體層31是輕摻雜的半導體材料。如圖3所示的實施例中，N型半導體層31是輕摻雜的N阱。圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管400的布局示意圖。如圖4所示，右上方向斜線填充區(qū)表示陰極接觸區(qū)34，點狀填充區(qū)表示P型保護環(huán)區(qū)351、352，左上方向斜線填充區(qū)表示金屬接觸32。其中P型保護環(huán)區(qū)是柵格狀的，外側(cè)保護環(huán)區(qū)351圍繞內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)352。陰極接觸區(qū)34環(huán)繞P型保護環(huán)區(qū)。金屬接觸32覆蓋絕大部分保護環(huán)區(qū)351、352，其中外側(cè)保護環(huán)區(qū)351位于金屬接觸32的邊緣。位于金屬接觸32下方與P型保護環(huán)區(qū)形成互補的區(qū)域是肖特基界面310。從圖4中可以看出，肖特基界面310與P型保護環(huán)區(qū)351、352是彼此交叉的。這里“交叉”的意思是，從肖特基二極管400的俯視圖可以找到這樣一個方向(例如S-S)，從該方向可切出至少三個帶狀保護環(huán)區(qū)。[0041]保護環(huán)區(qū)可以多種形式存在，使得外側(cè)保護環(huán)區(qū)至少部分地包圍內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)， 且肖特基界面與保護環(huán)區(qū)彼此交叉。圖5A，5B是根據(jù)本實用新型實施例的肖特基界面與保護環(huán)區(qū)彼此交叉的示例圖。圖5A所示的示例圖中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)551A呈圓環(huán)形，環(huán)繞著內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552A， 其中內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552A包括多個分立的帶狀區(qū)。位于金屬接觸52A下方的肖特基界面510A 與外側(cè)保護環(huán)區(qū)551A和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552A彼此交叉。圖5B所示的示例圖中，外側(cè)保護環(huán)區(qū)551B和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552B是柵格狀的。外側(cè)保護環(huán)區(qū)551B包圍內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552B。位于金屬接觸52B下方的肖特基界面510B與外側(cè)保護環(huán)區(qū)55IB和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)552B彼此交叉。圖6為根據(jù)本實用新型一實施例的肖特基二極管600的布局示意圖。肖特基二極管600包括陰極接觸區(qū)64、多個保護環(huán)區(qū)65、多個金屬接觸62以及N型半導體層61。陰極接觸區(qū)64呈柵格狀，具有三個格子。在每個格子640內(nèi)，包含保護環(huán)區(qū)65和位于保護環(huán)區(qū)65之上的金屬接觸62。因而肖特基二極管600的陽極被劃分為Al，A2和A3三個陽極島。內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)652包括多個帶狀區(qū)，可減小反向漏電流。在其他實施例中，陰極接觸區(qū) 64可以為其它形狀，例如網(wǎng)紋狀，將陽極區(qū)劃分為多個陽極島。在一個實施例中，對于一個鈦硅肖特基二極管(金屬接觸為鈦、N型半導體層為硅)，只有一個保護環(huán)區(qū)的傳統(tǒng)肖特基二極管的擊穿電壓為33V，正向電流與反向漏電流的比值為9。而如圖6所示的肖特基二極管600，具有外側(cè)保護環(huán)區(qū)651和內(nèi)側(cè)保護環(huán)區(qū)652， 該肖特基二極管600的擊穿電壓可提高到59V，且其正向電流與反向漏電流的比值也可提高到165。上述實施例均涉及N型肖特基二極管器件，由于P型肖特基二極管器件的各個摻雜區(qū)域的類型與N型肖特基二極管器件相反，因此本實用新型的實施例僅僅需要稍作改變就可以應用于P型肖特基二極管器件。P型肖特基二極管器件同樣滿足本實用新型的精神和保護范圍。上述本實用新型的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本實用新型進行了說明，這些實施例不是完全詳盡的，并不用于限定本實用新型的范圍。對于公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實用新型所公開的實施例的其他變化和修改并不超出本實用新型的精神和保護范圍。
權(quán)利要求1.一種肖特基二極管，其特征在于，包括半導體層，具有第一摻雜類型；保護環(huán)區(qū)，包括第一保護環(huán)區(qū)和第二保護環(huán)區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第二摻雜類型， 其中所述第一保護環(huán)區(qū)至少部分地圍繞所述第二保護環(huán)區(qū)；金屬接觸，位于半導體層和保護環(huán)區(qū)上方；以及陰極接觸區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第一摻雜類型。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第二保護環(huán)區(qū)具有比所述第一保護環(huán)區(qū)淺的結(jié)深。
3.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第二保護環(huán)區(qū)包括多個帶狀區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，進一步包括多個保護環(huán)區(qū)和多個金屬接觸，其中每個金屬接觸位于一個保護環(huán)區(qū)之上，陰極接觸區(qū)至少部分地圍繞每個保護環(huán)區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的肖特基二極管，其特征在于，所述陰極接觸區(qū)呈柵格狀，具有多個格子，其中每個保護環(huán)區(qū)位于一個格子中。
6.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第一保護環(huán)區(qū)位于金屬接觸的外緣。
7.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，進一步包括掩埋層，具有第一摻雜類型，其中該掩埋層具有比所述半導體層高的摻雜濃度。
8.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，金屬接觸緊靠半導體層，在半導體層內(nèi)形成與保護環(huán)區(qū)彼此交叉的肖特基界面。
9.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型。
10.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，進一步包括場氧層，位于金屬接觸和陰極接觸區(qū)之間。
11.一種肖特基二極管，其特征在于，包括陰極區(qū)，包括陰極接觸區(qū)，該陰極接觸區(qū)具有第一摻雜類型；陽極區(qū)，包括金屬接觸和肖特基界面，其中金屬接觸位于肖特基界面的上方，肖特基界面具有第一摻雜類型；以及保護環(huán)區(qū)，具有第二摻雜類型，其中所述保護環(huán)區(qū)與所述肖特基界面彼此交叉。
12.如權(quán)利要求11所述的肖特基二極管，其特征在于，述保護環(huán)區(qū)包括第一保護環(huán)區(qū)和第二保護環(huán)區(qū)，第二保護環(huán)區(qū)具有比所述第一保護環(huán)區(qū)淺的結(jié)深。
13.如權(quán)利要求11所述的肖特基二極管，其特征在于，所述保護環(huán)區(qū)呈柵格狀。
14.如權(quán)利要求11所述的肖特基二極管，其特征在于，所述陰極接觸區(qū)呈柵格狀，將陽極區(qū)劃分為多個陽極島。
15.如權(quán)利要求11所述的肖特基二極管，其特征在于，第一摻雜類型為N型，第二摻雜類型為P型
專利摘要本實用新型公開了一種肖特基二極管。該肖特基二極管包括半導體層，具有第一摻雜類型；保護環(huán)區(qū)，包括第一保護環(huán)區(qū)和第二保護環(huán)區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第二摻雜類型，其中所述第一保護環(huán)區(qū)至少部分地圍繞所述第二保護環(huán)區(qū)；金屬接觸，位于半導體層和保護環(huán)區(qū)上方；以及陰極接觸區(qū)，位于半導體層內(nèi)，具有第一摻雜類型。利用本實用新型所揭示的肖特基二極管，可以有效提高其擊穿電壓和正向載流能力，節(jié)省芯片的尺寸面積。
文檔編號H01L29/06GK202205753SQ201120329920
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者柳志亨 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司