一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)；所述肖特基結(jié)面為N型輕摻雜硅外延層及金屬硅化物形成；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層。本發(fā)明最大限度地降低了溝槽總面積，使得溝槽型功率肖特基器件的有效面積最大化，在保證反向漏電和反向耐壓性能不降低的情況下，最大限度地降低了正向壓降和提高了器件對(duì)浪涌沖擊的耐受力。本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)和制作方法簡(jiǎn)單，不增加成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率器件和微電子制造領(lǐng)域，特別是涉及一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，功率器件作為一種新型器件，被廣泛地應(yīng)用于磁盤驅(qū)動(dòng)、汽車電子等領(lǐng)域。功率器件需要能夠承受較大的電壓、電流以及功率負(fù)載。而現(xiàn)有MOS晶體管等器件無(wú)法滿足上述需求，因此，為了滿足應(yīng)用的需要，各種功率器件成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]肖特基二極管一般以是貴金屬(金、銀、鋁、鉬等)為正極，以N型半導(dǎo)體為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(dǎo)體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的N型半導(dǎo)體中向濃度低的貴金屬中擴(kuò)散。顯然，貴金屬中沒有空穴，也就不存在空穴自金屬向N型半導(dǎo)體的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從N型半導(dǎo)體擴(kuò)散到貴金屬，N型半導(dǎo)體表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢(shì)壘，其電場(chǎng)方向?yàn)镹型半導(dǎo)體一貴金屬。但在該電場(chǎng)作用之下，貴金屬中的電子也會(huì)產(chǎn)生從貴金屬一N型半導(dǎo)體的漂移運(yùn)動(dòng)，從而削弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)壘。肖特基二極管是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件。最顯著的特點(diǎn)為反向恢復(fù)時(shí)間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航档?。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見。
[0004]功率肖特基器件是一種用于大電流整流的半導(dǎo)體兩端器件，目前常用的功率肖特基器件由金屬硅化物和低摻雜N型硅之間的肖特基結(jié)來制作，金屬硅化物可以是鉬硅化合物、鈦硅化合物、鎳硅化合物和鉻硅化合物等。近年來，由于溝槽技術(shù)的發(fā)展，各種溝槽型結(jié)構(gòu)被用于制作單元肖特基結(jié)構(gòu)的漏電保護(hù)環(huán)，如常采用的溝槽型MOS結(jié)構(gòu)等。
[0005]溝槽型肖特基二極管:在平面肖特基結(jié)周圍刻蝕溝槽作為漏電保護(hù)環(huán)，溝槽深度由0.5um到50um不等,溝槽側(cè)壁采用薄柵氧化層,溝槽中填充高摻雜多晶娃形成MOS結(jié)構(gòu)保護(hù)環(huán)。在功率型溝槽肖特基二極管中，通常由被MOS結(jié)構(gòu)溝槽保護(hù)的島狀肖特基結(jié)陣列并聯(lián)為電流通道。島狀肖特基結(jié)可以為矩形，圓形，多邊形以及長(zhǎng)條形，圓弧形，這些溝槽通常在整個(gè)器件層面構(gòu)成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀，如圖1或圖2所示。
[0006]對(duì)于功率型溝槽肖特基二極管而言，肖特基結(jié)面陣列才能作為有效面積提供電流通道，所以要在給定面積的器件中盡量提高電流通行能力，應(yīng)該盡量增大肖特基結(jié)面積，減小溝槽占用的面積；
[0007]對(duì)于給定參數(shù)的外延片而言，要實(shí)現(xiàn)提高反向擊穿電壓的目的，如圖2所示，島狀肖特基結(jié)內(nèi)任一點(diǎn)到溝槽邊界的距離D存在最大值，超過該值會(huì)導(dǎo)致漏電增加耐壓下降；而溝槽的最小尺寸S存在最小值，低于該值會(huì)導(dǎo)致MOS結(jié)構(gòu)不能形成而導(dǎo)致器件失效。從而制約了有效面積的比例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于提供一種在保持反向漏電和反向擊穿電壓性能不降低的基礎(chǔ)上有效提高肖特基器件的電流通過能力，降低正向壓降的器件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)；所述肖特基結(jié)面為N型輕摻雜硅外延層及金屬硅化物形成；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層。
[0010]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括:
[0011]N型重?fù)诫s襯底，其下表面形成有下電極；
[0012]N型輕摻雜硅外延層，結(jié)合于所述N型重?fù)诫s襯底上表面；
[0013]金屬硅化物；呈網(wǎng)絡(luò)狀分布形成于所述N型輕摻雜硅外延層表面，以形成肖特基結(jié)面；
[0014]多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)，包括呈網(wǎng)格陣列形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的島狀溝槽，結(jié)合于所述島狀溝槽表面的介質(zhì)層，以及填充于所述島狀溝槽內(nèi)的多晶硅層；
[0015]上電極，形成于所述金屬硅化物及島狀溝槽結(jié)構(gòu)表面。
[0016]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，還包括環(huán)繞于所述肖特基器件結(jié)構(gòu)外圍的至少一個(gè)環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的環(huán)狀溝槽，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層。
[0017]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。
[0018]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I?100之間。
[0019]進(jìn)一步地，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組合。
[0020]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的寬度為0.15微米?10微米，深度為0.2微米?20微米。
[0021]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述介質(zhì)層為二氧化硅層，所述多晶硅層為重?fù)诫s多晶硅層。
[0022]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，形成所述金屬硅化物的金屬材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。
[0023]本發(fā)明還提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:
[0024]I)提供N型重?fù)诫s襯底，于其上表面形成N型輕摻雜硅外延層；
[0025]2)于所述N型輕摻雜硅外延層中形成呈網(wǎng)格陣列分布的多個(gè)島狀溝槽，于各島狀溝槽表面形成介質(zhì)層，于各島狀溝槽內(nèi)填充多晶硅層，并去除表面多余的多晶硅及介質(zhì)層，形成島狀溝槽結(jié)構(gòu)，且露出所述N型輕摻雜硅外延層表面；
[0026]3)于所述N型輕摻雜硅外延層形成金屬層，并通過退火工藝形成金屬硅化物，以形成呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面；
[0027]4)于所述金屬硅化物及各島狀溝槽表面形成上電極，于所述N型重?fù)诫s襯底下表面形成下電極。
[0028]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)還包括于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)的外圍的形成至少一個(gè)環(huán)繞于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的步驟；所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的環(huán)狀溝槽，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層。
[0029]進(jìn)一步地，所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀溝槽、介質(zhì)層及多晶硅層分別與所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的島狀溝槽、介質(zhì)層及多晶硅層同時(shí)形成。
[0030]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中，所述島狀溝槽呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。
[0031]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I?100之間。
[0032]進(jìn)一步地，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組合。
[0033]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)所述的介質(zhì)層為采用熱氧化工藝形成的二氧化硅層，厚度為5?1000納米；所述多晶娃層為重?fù)诫s的多晶娃層，其離子摻雜濃度為IO19?1021/cm3。
[0034]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述金屬層的材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。
[0035]作為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述N型重?fù)诫s襯底的電阻率不大于0.0lohm.cm，所述N型輕摻雜硅外延層的電阻率不小于0.0lohm.cm,厚度為2微米?30微米。
[0036]如上所述，本發(fā)明提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)；所述肖特基結(jié)面為N型輕摻雜硅外延層及金屬硅化物形成；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層。本發(fā)明最大限度地降低了溝槽總面積，使得溝槽型功率肖特基器件的有效面積最大化，在保證反向漏電和反向耐壓性能不降低的情況下，最大限度地降低了正向壓降和提高了器件對(duì)浪涌沖擊的耐受力。本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)和制作方法簡(jiǎn)單，不增加成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0037]圖1~圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的溝槽型肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3~圖4顯示為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4為具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖4在A-A’截面處的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖5~圖12顯示為本發(fā)明的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0040]元件標(biāo)號(hào)說明
[0041]10肖特基結(jié)面
[0042]20島狀溝槽結(jié)構(gòu)
[0043]30環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)
[0044]101 N型輕摻雜硅外延層
[0045]102 金屬硅化物
[0046]201 島狀溝槽結(jié)構(gòu)的島狀溝槽
[0047]202 島狀溝槽結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層
[0048]203 島狀溝槽結(jié)構(gòu)的多晶硅層
[0049]301 環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀溝槽
[0050]302 環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層
[0051]303 環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的多晶硅層
[0052]401 N型重?fù)诫s襯底
[0053]402 上電極
[0054]403 下電極
【具體實(shí)施方式】
[0055]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0056]請(qǐng)參閱圖3~圖12。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0057]如圖3~圖4所示，本實(shí)施例提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面10、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面10中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)20 ;所述肖特基結(jié)面10為N型輕摻雜硅外延層101及金屬硅化物102形成；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層101中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層202以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層203。
[0058]如圖3~圖4所示，其中，圖4為具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖4在A-A’截面處的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示,具體地,本實(shí)施例中的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)包括:
[0059]N型重?fù)诫s襯底401，其下表面形成有下電極403 ；
[0060]N型輕摻雜娃外延層101,結(jié)合于所述N型重?fù)诫s襯底401上表面；
[0061]金屬硅化物102 ;呈網(wǎng)絡(luò)狀分布形成于所述N型輕摻雜硅外延層101表面，以形成肖特基結(jié)面10 ；
[0062]多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)20，包括呈網(wǎng)格陣列形成于所述N型輕摻雜硅外延層101中的島狀溝槽，結(jié)合于所述島狀溝槽表面的介質(zhì)層202，以及填充于所述島狀溝槽內(nèi)的多晶硅層203 ；
[0063]上電極402，形成于所述金屬硅化物102及島狀溝槽結(jié)構(gòu)20表面。
[0064]在本實(shí)施例中，所述具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)還包括環(huán)繞于所述肖特基器件結(jié)構(gòu)外圍的至少一個(gè)環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30，所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層101中的環(huán)狀溝槽301，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽301表面的介質(zhì)層302以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層303。所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30最終作為本實(shí)施例的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的終端保護(hù)結(jié)構(gòu)。所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30可以為一個(gè)，也可以為兩個(gè)以上相隔排列，可依據(jù)器件的耐壓和集成度等需求而定?？梢?，本發(fā)明與傳統(tǒng)器件的溝槽型設(shè)計(jì)相比，器件的陣列區(qū)由連成網(wǎng)絡(luò)狀的肖特基結(jié)面10和分離的島狀溝槽結(jié)構(gòu)20組成，僅僅在器件邊沿的終端保護(hù)區(qū)使用了連續(xù)的環(huán)狀溝槽，大大地提高了器件的有效面積。
[0065]所述N型重?fù)诫s襯底401的材料為娃,其電阻率不大于0.0lohm.cm,所述N型輕摻雜硅外延層101的電阻率不小于0.0lohm.Cm，厚度為2微米?30微米。
[0066]所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20呈四方陣列分布于所述N型輕摻雜硅外延層101中，最終使所述肖特基結(jié)面10形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。
[0067]作為示例，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I?100之間。進(jìn)一步地，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組合。在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀為圓形，如圖3所示，圓形的島狀溝槽可以改善溝槽內(nèi)部的平滑度，提高器件的耐壓能力。另外，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的寬度為0.15微米?10微米，深度為0.2微米?20微米，在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的寬度為2微米，深度為3微米。
[0068]所述介質(zhì)層為二氧化硅層，厚度為5?1000納米，所述多晶硅層為P型重?fù)诫s多
晶娃層。
[0069]作為示例，形成所述金屬硅化物102的金屬材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。在本實(shí)施例中，形成所述金屬硅化物102的金屬材料為Ti。所述上電極402的材料可以為Cu、Al等，在本實(shí)施例中，所述上電極402的材料為Al，所述下電極403的材料為Ti/Ni/Ag等
多層金屬膜。
[0070]如圖5?圖12所示，本實(shí)施例還提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括步驟:
[0071]如圖5所示，首先進(jìn)行步驟I)，提供N型重?fù)诫s襯底401，于其上表面形成N型輕摻雜娃外延層101。
[0072]作為示例，所述N型重?fù)诫s襯底401的材料為硅，其電阻率不大于0.0lohm.αιι，所述N型輕摻雜硅外延層101的電阻率不小于0.0lohm.cm，厚度為2微米?30微米。
[0073]如圖6?圖9所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述N型輕摻雜硅外延層101中形成呈網(wǎng)格陣列分布的多個(gè)島狀溝槽201，于各島狀溝槽表面形成介質(zhì)層202，于各島狀溝槽內(nèi)填充多晶硅層203，并去除表面多余的多晶硅及介質(zhì)層，形成島狀溝槽結(jié)構(gòu)20，且露出所述N型輕摻雜硅外延層101表面。另外，本步驟還包括于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的外圍的形成至少一個(gè)環(huán)繞于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30的步驟；所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層101中的環(huán)狀溝槽301，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽表面的介質(zhì)層302以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層303。進(jìn)一步地，所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30的環(huán)狀溝槽301、介質(zhì)層302及多晶硅層303分別與所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的島狀溝槽201、介質(zhì)層202及多晶娃層203同時(shí)形成。
[0074]所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20呈四方陣列分布于所述N型輕摻雜硅外延層101中。
[0075]作為示例，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I?100之間。進(jìn)一步地，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組合。在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的俯視形狀為圓形，如圖3所示，圓形的島狀溝槽可以改善溝槽內(nèi)部的平滑度，提高器件的耐壓能力。另外，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的寬度為0.15微米?10微米，深度為0.5微米?10微米，在本實(shí)施例中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20的寬度為2微米，深度為3微米。
[0076]作為示例，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20及環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30的介質(zhì)層均為二氧化硅層，厚度均為5?1000納米；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20及環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)30的多晶硅層為重?fù)诫s的多晶硅層，其離子摻雜濃度為IO19?1021/cm3。
[0077]作為示例，采用回刻工藝去除表面多余的多晶硅。當(dāng)然，本步驟還可能包括于器件表面制作層間介質(zhì)層，并通過光刻工藝打開接觸孔的步驟，并且，在需要制作肖特基結(jié)面10的區(qū)域裸露出N型輕摻雜硅外延層101。
[0078]如圖10所示，接著進(jìn)行步驟3)，于所述N型輕摻雜硅外延層101形成金屬層，并通過退火工藝形成金屬硅化物102，以形成呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面10 ；
[0079]作為示例，采用沉積的方法于所述N型輕摻雜硅外延層101形成金屬層，所述金屬層的材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。在本實(shí)施例中，所述金屬層的材料為Ti。
[0080]如圖11?圖12所示，最后進(jìn)行步驟4)，于所述金屬硅化物102及各島狀溝槽表面形成上電極402,于所述N型重?fù)诫s襯底401下表面形成下電極403。
[0081 ] 作為示例，所述上電極402的材料可以為CiuAl等，在本實(shí)施例中，所述上電極402的材料為Al。所述下電極403為通過沉積及退火工藝形成的合金化的Ti/Ni/Ag等多層金屬膜。
[0082]需要說明的是，本實(shí)施例的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法不僅適用于溝槽型肖特基器件結(jié)構(gòu)，還適用的其它類型器件，如PN(PIN)/肖特基混合型二極管等。[0083]如上所述，本發(fā)明提供一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面10、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面10中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)20 ;所述肖特基結(jié)面10為N型輕摻雜硅外延層101及金屬硅化物102形成；所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)20包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層101中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層。本發(fā)明最大限度地降低了溝槽總面積，使得溝槽型功率肖特基器件的有效面積最大化，在保證反向漏電和反向耐壓性能不降低的情況下，最大限度地降低了正向壓降和提高了器件對(duì)浪涌沖擊的耐受力。本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)和制作方法簡(jiǎn)單，不增加成本，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0084]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面、以及呈網(wǎng)格陣列分布于所述肖特基結(jié)面中的多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)； 所述肖特基結(jié)面為N型輕摻雜硅外延層及金屬硅化物形成； 所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的溝槽、形成于所述溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述溝槽內(nèi)的多晶硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述肖特基器件結(jié)構(gòu)包括: N型重?fù)诫s襯底，其下表面形成有下電極； N型輕摻雜娃外延層，結(jié)合于所述N型重?fù)诫s襯底上表面； 金屬硅化物；呈網(wǎng)絡(luò)狀分布形成于所述N型輕摻雜硅外延層表面，以形成肖特基結(jié)面； 多個(gè)島狀溝槽結(jié)構(gòu)，包括呈網(wǎng)格陣列形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的島狀溝槽，結(jié)合于所述島狀溝槽表面的介質(zhì)層，以及填充于所述島狀溝槽內(nèi)的多晶硅層； 上電極，形成于所述金屬硅化物及島狀溝槽結(jié)構(gòu)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2 所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括環(huán)繞于所述肖特基器件結(jié)構(gòu)外圍的至少一個(gè)環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的環(huán)狀溝槽，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I~100之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組口 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的寬度為0.15微米~10微米，深度為0.2微米~20微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述介質(zhì)層為二氧化硅層，所述多晶硅層為重?fù)诫s多晶硅層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:形成所述金屬硅化物的金屬材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。
10.一種具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括步驟: 1)提供N型重?fù)诫s襯底，于其上表面形成N型輕摻雜硅外延層； 2)于所述N型輕摻雜硅外延層中形成呈網(wǎng)格陣列分布的多個(gè)島狀溝槽，于各島狀溝槽表面形成介質(zhì)層，于各島狀溝槽內(nèi)填充多晶硅層，并去除表面多余的多晶硅及介質(zhì)層，形成島狀溝槽結(jié)構(gòu)，且露出所述N型輕摻雜硅外延層表面； 3)于所述N型輕摻雜硅外延層形成金屬層，并通過退火工藝形成金屬硅化物，以形成呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的肖特基結(jié)面；4)于所述金屬硅化物及各島狀溝槽表面形成上電極，于所述N型重?fù)诫s襯底下表面形成下電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟2)還包括于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)的外圍的形成至少一個(gè)環(huán)繞于各島狀溝槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的步驟；所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述N型輕摻雜硅外延層中的環(huán)狀溝槽，結(jié)合于所述環(huán)狀溝槽表面的介質(zhì)層以及填充于所述環(huán)狀溝槽內(nèi)的多晶硅層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述環(huán)狀溝槽結(jié)構(gòu)的環(huán)狀溝槽、介質(zhì)層及多晶硅層分別與所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的島狀溝槽、介質(zhì)層及多晶硅層同時(shí)形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟2)中，所述島狀溝槽呈三方陣列、四方陣列、或六方陣列分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟2)中，所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀為任意圖形，其中，經(jīng)過該任意圖形重心的尺寸中，最小尺寸與最大尺寸的比值為I~100之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述島狀溝槽結(jié)構(gòu)的俯視形狀包括圓形、矩形、三角形、以及五邊以上的多邊形中的一種或組合。
16.根據(jù)權(quán)利 要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟2)所述的介質(zhì)層為二氧化硅層，厚度為5~1000納米；所述多晶硅層為重?fù)诫s的多晶硅層，其離子摻雜濃度為IO19~1021/cm3。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟3)所述金屬層的材料為T1、Pt、N1、Cr、W、Mo或Co。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有非連續(xù)溝槽設(shè)計(jì)的肖特基器件結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述N型重?fù)诫s襯底的電阻率不大于0.01ohm.cm，所述N型輕摻雜硅外延層的電阻率不小于0.01ohm.cm,厚度為2微米~30微米。
【文檔編號(hào)】H01L29/06GK103972306SQ201410196577
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張小辛, 傅靜, 余強(qiáng) 申請(qǐng)人:中航（重慶）微電子有限公司