一種溝槽肖特基二極管及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種溝槽肖特基二極管及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溝槽肖特基二極管和傳統(tǒng)肖特基二極管相比，具有工藝簡單，正向壓降低，反向漏電小等優(yōu)點(diǎn)。溝槽肖特基二極管通過在外延層中制作溝槽結(jié)構(gòu)能夠?qū)鹘y(tǒng)肖特基二極管反向擊穿點(diǎn)由硅表面移至體內(nèi)溝槽底部，通過這種方式能夠提高傳統(tǒng)肖特基二極管產(chǎn)品的反向擊穿電壓，同時(shí)保證很低的正向壓降。
[0003]現(xiàn)有的溝槽肖特基二極管制作過程中，溝槽肖特基二級管在形成有源區(qū)之后，需要一次額外的光刻來形成終端結(jié)構(gòu)，具有工藝復(fù)雜和制造成本高的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種溝槽肖特基二極管及制作方法，在器件的有源區(qū)和劃片道之間引入終端區(qū)溝槽，終端區(qū)溝槽形成工藝與有源區(qū)溝槽工藝同步，不需要額外的光刻板及工藝步驟，降低了制造工藝的復(fù)雜性和制造成本。
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溝槽肖特基二極管，所述溝槽肖特基二極管包括:
[0006]襯底；
[0007]外延層，生長于所述襯底之上，所述外延層的上部形成有多個(gè)溝槽，所述多個(gè)溝槽包括位于有源區(qū)的有源區(qū)溝槽和至少一個(gè)位于終端區(qū)的終端區(qū)溝槽；
[0008]柵極氧化層，形成于所述多個(gè)溝槽的側(cè)壁和底部及終端區(qū)外延層的表面；
[0009]多晶硅結(jié)構(gòu)，形成于所述多個(gè)溝槽內(nèi)，并覆蓋在所述多個(gè)溝槽內(nèi)的柵極氧化層上；
[0010]場氧層，形成于所述終端區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)上及所述終端區(qū)的柵極氧化層上；
[0011]金屬濺鍍層，形成于所述有源區(qū)的外延層、有源區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)及所述場氧層的表面上；
[0012]第三金屬層，形成于所述襯底下方。
[0013]進(jìn)一步地，所述多個(gè)溝槽底部為圓弧狀。
[0014]進(jìn)一步地，所述終端區(qū)為位于所述有源區(qū)與劃片道之間的區(qū)域。
[0015]進(jìn)一步地，所述終端區(qū)溝槽的尺寸大于、等于或小于所述有源區(qū)溝槽的尺寸，所述終端區(qū)溝槽之間的距離為等距或不等距。
[0016]進(jìn)一步地，所述金屬濺鍍層包括位于所述有源區(qū)的外延層、有源區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)、以及所述場氧層的表面上的第一金屬層，以及位于所述第一金屬層上的第二金屬層。
[0017]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種溝槽肖特基二極管制作方法，所述方法包括以下步驟:
[0018]于襯底之上生成外延層；
[0019]于所述外延層的上部制備多個(gè)溝槽，所述多個(gè)溝槽包括位于有源區(qū)的有源區(qū)溝槽和至少一個(gè)位于終端區(qū)的終端區(qū)溝槽；
[0020]于所述多個(gè)溝槽的側(cè)壁和底部，以及終端區(qū)的外延層表面上制備柵極氧化層；[0021 ] 于所述多個(gè)溝槽內(nèi)的柵極氧化層上制備多晶硅結(jié)構(gòu)；
[0022]于所述終端區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)，以及所述終端區(qū)的柵極氧化層上制備場氧層；
[0023]于所述有源區(qū)的外延層、有源區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)、以及所述場氧層上制備金屬濺鍍層；以及
[0024]于所述襯底下方制備第三金屬層。
[0025]進(jìn)一步地，所述外延層的上部制備多個(gè)溝槽包括以下步驟:
[0026]進(jìn)行熱氧化工藝，于所述外延層表面上形成第一氧化層；
[0027]于所述第一氧化層上形成第一光致抗蝕劑層；
[0028]根據(jù)所述第一光致抗蝕劑層對所述第一氧化層進(jìn)行蝕刻；
[0029]以所述第一氧化層為掩模，對所述外延層進(jìn)行蝕刻，形成多個(gè)溝槽。
[0030]進(jìn)一步地，還包括以下步驟:
[0031]在所述多個(gè)溝槽的側(cè)壁和底部形成第二氧化層；
[0032]采用濕法刻蝕去除所述第一氧化層和第二氧化層。
[0033]進(jìn)一步地，所述于終端區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)，以及所述終端區(qū)的柵極氧化層上制備場氧層包括以下步驟:
[0034]用化學(xué)氣相沉積工藝將介質(zhì)沉淀在所述多晶硅結(jié)構(gòu)，以及所述外延層的柵極氧化層上，形成第三氧化層；
[0035]于所述第三氧化層上形成第二光致抗蝕劑層；
[0036]根據(jù)所述第二光致抗蝕劑層對所述第三氧化層進(jìn)行蝕刻，形成場氧層；
[0037]除去蝕刻后的第二光致抗蝕劑層。
[0038]進(jìn)一步的，所述于有源區(qū)的外延層、有源區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)、以及所述場氧層上制備金屬濺鍍層包括以下步驟:
[0039]于有源區(qū)的外延層、有源區(qū)溝槽內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)、以及所述場氧層上制備第一金屬層;
[0040]于所述第一金屬層上制備第二金屬層。
[0041]本發(fā)明提供的一種溝槽肖特基二極管及制作方法，在器件的有源區(qū)和劃片道之間引入終端區(qū)溝槽，這些終端區(qū)溝槽是和有源區(qū)溝槽同時(shí)形成的，不需要額外的光刻板，降低了制造工藝的復(fù)雜性和制造成本，并且此終端區(qū)溝槽使溝槽肖特基二極管終端結(jié)構(gòu)的擊穿電壓大于或等于有源區(qū)元胞的擊穿電壓，能有效保證有源區(qū)的安全性，終端區(qū)溝槽的尺寸和間距大小可以根據(jù)器件的具體需求來確定，增加了版圖設(shè)計(jì)的多樣性和變通性。
【附圖說明】
[0042]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中溝槽肖特基二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為仿真的溝槽肖特基二極管終端和元胞的擊穿電壓示意圖；
[0044]圖3為本發(fā)明實(shí)施二中溝槽肖特基二極管制作方法的流程示意圖；
[0045]圖4為圖2所示實(shí)施例二中步驟SI對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0046]圖5至圖10為圖2所示實(shí)施例二中步驟S2對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0047]圖11為圖2所示實(shí)施例二中步驟S3對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0048]圖12至圖13為圖2所示實(shí)施例二中步驟S4對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0049]圖14至圖16為圖2所示實(shí)施例二中步驟S5對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0050]圖17為圖2所示實(shí)施例二中步驟S6對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0051]圖18為圖2所示實(shí)施例二中步驟S7對應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0052]圖中:A、終端區(qū)；B、有源區(qū)；11、襯底；12、外延層；12a、外延層表面；21、第一氧化層；B1、第一光劑刻蝕劑層；30、多個(gè)溝槽；30a、終端區(qū)溝槽；30b有源區(qū)溝槽；22、第二氧化層；23、柵極氧化層；24、多晶娃結(jié)構(gòu)；25、第三氧化層；B2第二光致抗蝕劑層；26、場氧層；40、金屬濺鍍層；41第一金屬層；42、第二金屬層；43、第三金屬層；50、劃片道；61、終端區(qū)擊穿電壓；62、兀胞區(qū)擊穿電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0054]實(shí)施例一
[0055]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中溝槽肖特基二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的溝槽肖特基二極管，包括:
[0056]襯底11;
[0057]外延層12，生長于襯底11之上，外延層12的上部形成有多個(gè)溝槽30，多個(gè)溝槽30包括位于有源區(qū)B的有源區(qū)溝槽30b和至少一個(gè)位于終端區(qū)A的終端區(qū)溝槽30a ；
[0058]柵極氧化層23，形成于多個(gè)溝槽30的側(cè)壁和底部，以及終端區(qū)外延層表面12a ；
[0059]多晶硅結(jié)構(gòu)24，形成于多個(gè)溝槽30內(nèi)，并覆蓋在多個(gè)溝槽30內(nèi)的柵極氧化層23上；
[0060]場氧層26，形成于終端區(qū)溝槽30a內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)24，以及終端區(qū)A的柵極氧化層23上；
[0061 ] 金屬濺鍍層40，形成于有源區(qū)的外延層12、有源區(qū)溝槽30b內(nèi)的多晶硅結(jié)構(gòu)24、以及場氧層26的表面上；
[0062]第三金屬層43,形成于襯底11下方。
[0063]本實(shí)施例中，其中的襯底11可以為高摻雜濃度(N+型)的半導(dǎo)體基板，例如可以為硅襯底、鍺硅襯底、鍺襯底或II1- V族化合物襯底，本實(shí)施例中是以襯底11為硅襯底為例。
[0064]另外，生長于襯底11之上的外延層12可以是低摻雜濃度(N-型)的半導(dǎo)體基板。外延層12具有一定的厚度，以便于后續(xù)在其上進(jìn)行多個(gè)溝槽30的蝕刻。外延層12上形成的多個(gè)溝槽包括位于有源區(qū)B的有源區(qū)溝槽30b和至少一個(gè)位于終端區(qū)A的終端區(qū)溝槽30ao
[0065]具體的，終端區(qū)溝槽30a位于有源區(qū)A與劃片道50之間，本實(shí)施例中，有源區(qū)A為圖1所示溝槽肖特基二極管結(jié)構(gòu)虛線的左側(cè)區(qū)域，終端區(qū)B為溝槽肖特基二極管結(jié)構(gòu)虛線的右側(cè)區(qū)域，而劃片道50為圖1所示溝槽肖特基二極管結(jié)構(gòu)的右邊界。本實(shí)施例中，多個(gè)溝槽30的底部為圓弧狀，可減小溝槽底部的局部電場強(qiáng)度，增加器件的可靠性；而終端區(qū)溝槽30a的尺寸可以大于、等于或小于有源區(qū)溝槽30b的尺寸，終端區(qū)溝槽30a之間的距離可以是等距的也可以是不等距的。
[0066]本實(shí)施例中，上述的柵極氧化層23在制作工藝中最初形成于多個(gè)溝槽30的側(cè)壁和底部，以及外延層12的表面，在后續(xù)場氧層26形成的過程中有源區(qū)外延層表面的柵極氧化層23被蝕刻掉，最終柵極氧化層23覆蓋于多個(gè)溝槽30的側(cè)壁和底部，以及終端區(qū)外延層12的表面。其中柵極氧化層23可以為Si02、Si0N、高K介質(zhì)的一種或組合，在本實(shí)例中所述柵極氧化層23為Si02。
[0067]另外，金屬濺鍍層40包括第一金屬層41和第二金屬層42，第一金屬層41形成于有源區(qū)的外延層12、有源區(qū)溝槽30b內(nèi)多晶硅結(jié)構(gòu)24、以及場氧層26的表面上其材料可以為鈦、鉻、鉬、鎳或其組合；第二金屬層42形成于第一金屬層41之上，作為溝槽肖特基二極管的正極，其材料可以為鋁、鋁銅、鋁硅銅、鈦、鎳、銀等的一種或者組合，第三金屬層43形成于襯底11下方，作為溝槽肖特基二極管的負(fù)極，其材料也可以為鋁、鋁銅、鋁硅銅、鈦、鎳、銀等的一種或者組合。
[0068]圖2為仿真的溝槽肖特基二極管終端和元胞的擊穿電壓示意圖。圖中，橫坐標(biāo)代表溝槽肖特基二極管的擊穿電流，單位為安培，縱坐標(biāo)代表溝槽肖特基二極管的擊穿電壓，單位為伏特。曲線61為溝槽肖特基二極管終端區(qū)擊穿電壓，曲線62為溝槽肖特基二極管元胞區(qū)擊穿電壓。從圖中可以看出本實(shí)施例提供的一種溝槽肖特基二極管的