專利名稱：半導(dǎo)體器件的肖特基二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及一種半導(dǎo)體器件 的肖特基二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，二極管的閾值電壓可以依賴于二極管物質(zhì)來變化。例如， 當(dāng)二極管由硅(Si)制成時(shí)，二極管的閾值電壓大約為0.6V至0.7V。 在這種情況下，存在'恢復(fù)時(shí)間(recovery time ),由于在二才及管內(nèi)吾卩 剩余少量的載流子，所以即^吏在斷電以后，電流在恢復(fù)時(shí)間期間仍 然流動(dòng)一定的時(shí)間。
肖特基勢壘二才及管(schottky barrier diode )是一種4吏用半導(dǎo)體 和金屬結(jié)(semiconductor and metal junction )的二才及管，其閾^f直電 壓大約為普通二才及管閾值電壓的二分之一。例如，肖特基二極管的 閾^f直電壓大約為0.4V至0.5V。此夕卜，就肖特基二才及管來i兌，電流 通過多數(shù)載流子而非少數(shù)載流子來流動(dòng)。因此，肖特基二極管具有 這才羊的<尤點(diǎn)，即由于沒有積累凌丈應(yīng)(accumulation effect)，所以反向 恢復(fù)時(shí)間短。由于這種優(yōu)勢，所以除了低電壓應(yīng)用，肖特基二極管 還廣；乏;也應(yīng)用于高電;危和高速整;危(rectification )。然而，肖特基二才及管的缺點(diǎn)之一是其漏電流(leakage current) ^目只寸砵交高，而內(nèi)壓(internal pressure)才目只于砵交4氐。鑒于ot匕，肖對(duì)爭基 二極管一皮用于相對(duì)較低的電壓應(yīng)用和高電流的整流器應(yīng)用中。肖特 基二才及管在高頻區(qū)(high frequency region )中一皮用作整流器。這要 求以下特性，即，即^吏存在高反向擊穿電壓和預(yù)定的正向電壓 (forward voltage),仍表現(xiàn)出高電流。就肖特基二4及管來i兌，由于 反向偏壓下的高漏電流，使得擊穿電壓4艮低。這種缺點(diǎn)阻礙了肖特 基二極管用作高功率二極管，其中高功率二極管要求高擊穿電壓。 為了解決這個(gè)問題，使用一種肖特基二極管，該肖特基二極管具有 SiC和金屬結(jié)的結(jié)構(gòu)，在這種肖特基二極管中，上述結(jié)構(gòu)使用SiC 代替硅來作為半導(dǎo)體襯底。此外，使用保護(hù)環(huán)方法(guardring method )。
圖1是示出了半導(dǎo)體器件的相關(guān)肖特基二極管的橫截面圖。參 照?qǐng)D1,在P型外延層10上形成N+掩埋層12，并且在掩埋層12 上方水平地形成;f艮寬的N型阱。在阱14內(nèi)部，形成多個(gè)P型保護(hù) 環(huán)17和多個(gè)P型離子注入?yún)^(qū)16。在外延層10的整個(gè)表面上形成氧 化層18，并且穿透氧化層18來形成金屬布線20，金屬布線20用 作肖特基二極管的陽極。此外，穿透氧化層18來形成金屬布線22 和24，金屬布線22和24用作肖特基二極管的陰極。
然而，上述相關(guān)的肖特基二極管具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中， 在整個(gè)形成的N型物質(zhì)12、 14以及16內(nèi)部形成P型^f呆護(hù)環(huán)17。 因此，上述相關(guān)的肖特基二極管仍然具有低反向擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件的肖特基二極管及其制造 方法，該半導(dǎo)體器件的肖特基二極管具有高反向擊穿電壓。本發(fā)明 實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件的肖特基二極管的方法，該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電型掩埋層；使用外延生長方法 (epitaxial growth method )在半導(dǎo)體襯底上形成第二導(dǎo)電型外延層， 以便該外延層圍繞4奄埋層；從半導(dǎo)體襯底的表面至掩埋層形成第一 導(dǎo)電型插塞；從半導(dǎo)體襯底的表面至掩埋層形成第一導(dǎo)電型阱，該 第一導(dǎo)電型阱與第一導(dǎo)電型插塞水平隔離；以及分別形成多個(gè)金屬 接觸件，這些金屬接觸件通過電連接至阱和插塞來作為肖特基二極 管的陽才及和陰才及。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件的肖特基二極管，該肖特基 二極管包括在半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成的第一導(dǎo)電型掩埋層；在半導(dǎo) 體襯底內(nèi)部形成的第二導(dǎo)電型外延層，該外延層圍繞掩埋層；從半 導(dǎo)體襯底的表面至掩埋層形成的第一導(dǎo)電型插塞；從半導(dǎo)體襯底的 表面至掩埋層形成的第一導(dǎo)電型阱，其中，該第一導(dǎo)電型阱與第一 導(dǎo)電型插塞水平隔離；以及多個(gè)金屬4妄觸件，這些金屬4妾觸件通過 電連接至阱和插塞來分別形成作為肖特基二極管的陽極和陰極。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件的肖特基二極管及其制造 方法，其中，將阱形成到肖特基二極管實(shí)際操作的限定區(qū)域。因此，
通過用低濃度P型外延層替代保護(hù)環(huán)，肖特基二極管展現(xiàn)出高反向 擊穿電壓，該肖特基二極管只具有阱和外延層，其中，上述保護(hù)環(huán) 是位于插塞和阱之間的空間(間隔，space),而外延層是P型摻雜層。


圖1是示出了半導(dǎo)體器件的相關(guān)肖特基二極管的橫截面圖。
實(shí)例圖2A至圖2B是各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體 器件的肖特基二極管的視圖。實(shí)例圖3A至3F是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的 肖特基二極管的方法的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)地參照才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的肖特 基二才及管，這些本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)例在附圖中示出。實(shí)例圖2A 至圖2B是各自示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的肖特基二 極管的視圖。實(shí)例圖2A是示出了肖特基二極管的橫截面圖，而實(shí) 例圖2B是示出了肖特基二極管的平面圖。
首先，可以在半導(dǎo)體#于底100的內(nèi)部形成第一導(dǎo)電型4務(wù)i里層 102A，并且可以在半導(dǎo)體襯底100的內(nèi)部形成第二導(dǎo)電型外延層 104，以1更該外延層104圍繞摘ri里層102A。例如，第一導(dǎo)電型可以 是N型，而第二導(dǎo)電型可以是P型。
可以乂人半導(dǎo)體一于底100的表面至掩i里層102A垂直;也形成第一 導(dǎo)電型插塞(first conductive type plugs ) 106和108?？梢詮陌雽?dǎo)體 襯底100的表面至掩埋層102A垂直地形成第一導(dǎo)電型阱130,其 中，第一導(dǎo)電型阱130與第一導(dǎo)電型插塞106和108水平隔離。如 實(shí)例圖2B所示，可以形成插塞106,以《更其圍繞阱130。阱130可 以是實(shí)際才丸4亍肖4爭基才喿作(schottky operation )的有源區(qū)。
才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以才艮據(jù)肖特基二極管所期望的擊穿電壓 來設(shè)計(jì)插塞106或108與阱130之間的水平距離。通常，水平距離 d的距離越長，肖特基二極管的擊穿電壓就越高?？梢栽谖挥诓迦?106與阱130之間的半導(dǎo)體襯底100上或上方、以及在位于插塞108 與阱130之間的半導(dǎo)體襯底100上或上方形成器件隔離層140。如 實(shí)例圖2A所示，可以將器件隔離層140形成為淺溝槽隔離層(shallow trench isolation layer )。另 一方面，與實(shí)例圖2A中所示的 隔離層不同，可以將器件隔離層140形成為LOCOS型。
可以在絕緣層150內(nèi)部形成多個(gè)金屬接觸件160，以便這些金 屬接觸件可以各自與阱130、插塞106和插塞108電連接。例如， 金屬接觸件160可以由鴒制成。可以在各個(gè)金屬4妄觸件160的頂部 上或在各個(gè)金屬接觸件160上方形成金屬布線162。經(jīng)由金屬4妻觸 件160連接至阱130的金屬布線162可以與肖特基二極管的陽極 (anode )相對(duì)應(yīng)。經(jīng)由金屬接觸件160連接至插塞106和108的金 屬布線162可以與肖特基二極管的陰極相對(duì)應(yīng)。
下文中，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器 件的肖特基二極管的方法。實(shí)例圖3A至3F是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí) 施例的制造半導(dǎo)體器件的肖特基二極管的方法的橫截面圖。
參照實(shí)例圖3A，可以在半導(dǎo)體襯底100上或上方形成第一導(dǎo) 電型掩埋層102A。例如，可以通過離子注入來在半導(dǎo)體襯底100 上形成掩i里層102A。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電型是N型時(shí)，可以通過離 子注入高濃度N型(N+)雜質(zhì)到半導(dǎo)體襯底100中來形成N+掩埋 層102A。參照實(shí)例圖3B，可以通過外延生長方法來在半導(dǎo)體襯底 100上或上方形成第二導(dǎo)電型外延層104，以1更該外延層104圍繞 掩埋層102A。作為形成外延層104的結(jié)果，掩埋層102A存在于外 延層104的底部(underneath )。
參照實(shí)例圖3C，可以乂人大約半導(dǎo)體4于底100的表面至大約掩 J里層102A垂直i也形成第一導(dǎo)電型插塞106和108。例如，當(dāng)?shù)谝?導(dǎo)電型是N型時(shí)，可以通過離子注入高濃度N型(N+)雜質(zhì)，形 成插塞106和插塞108。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可以通過在外延層104 上或上方形成離子注入掩膜110，然后4吏用離子注入掩膜110選才奪 性地離子注入雜質(zhì)到外延層104中來形成插塞106和插塞108，其中離子注入掩膜IIO用于敞開(open)將要形成插塞的區(qū)域。在形 成插塞106和插塞108之后，可以去除離子注入掩膜110。
參照實(shí)例圖3D,可以乂人大約半導(dǎo)體4于底100的表面至大約掩 埋層102A垂直地形成第一導(dǎo)電型阱130,其中第一導(dǎo)電型阱130 可以與第一導(dǎo)電型4翁塞106和108水平隔離。例如可以通過在半導(dǎo) 體襯底100的整個(gè)表面上或上方形成離子注入掩膜120,以及然后 使用該離子注入掩膜120，離子注入雜質(zhì)到半導(dǎo)體襯底100中來形 成阱130 ，其中離子注入掩膜120用于敞開將要形成阱的區(qū)域。
可以才艮才居離子注入掩月莫120的開口的寬度來確定4翁塞106與阱 130之間的水平距離d或插塞108與阱130之間的水平距離d。因 此，可以調(diào)整離子注入掩月莫120的開口寬度，以4更滿足(meet)肖 特基二極管的擊穿電壓。例如，當(dāng)離子注入掩膜120的開口寬度增 力口時(shí)，可以降j氐肖沖寺基二才及管的反向擊穿電壓(reverse breakdown voltage)。當(dāng)離子注入掩膜120的開口寬度減小時(shí)，可以增加肖特 基二才及管的反向擊穿電壓。在形成阱130之后，可以去除離子注入 掩膜120。
參照實(shí)例圖3E，可以在插塞106和108與阱130之間形成器件 隔離層140。當(dāng)將器件隔離層140形成為STI層時(shí)，可以在位于插 塞106和108與阱130之間的半導(dǎo)體4于底上或上方形成溝一曹。然后， 可以將諸如場氧化物(field oxide )的絕緣物質(zhì)掩埋在這些溝槽中以 形成器件隔離層140。然后，可以形成多個(gè)金屬4妄觸件160以^f吏它 們電連4妄至阱130以及插塞106和108。
參照實(shí)例圖3F,可以基本上在包括器件隔離層140的半導(dǎo)體襯 底100的整個(gè)表面上或上方形成絕全彖層150。此后，例如，通過<吏 用光刻法和刻蝕工藝以形成多個(gè)通道3L 152,可以A人絕^彖層中去除 將要形成各個(gè)金屬"l妄觸件160的空間(部分，space )。例如，可以將諸如鎢的金屬物質(zhì)掩埋在通道孔152中以形成金屬接觸件160。 如實(shí)例圖2A所示，在形成金屬4妻觸4牛之后，可以在各個(gè)金屬4妾觸 件160的頂部上形成金屬布線162。才艮才居本發(fā)明實(shí)施例，可以利用 各種不同的工藝來形成金屬接觸件160和金屬布線162。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的肖特基二極管采用了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可 以將高濃度N型(N+ )插塞106和108以及有源區(qū)130垂直地連 接至N型掩埋層 102A 。
例如，在雙極-CMOS-DMOS (bipolar-CMOS-DMOS )工藝期間，該結(jié)構(gòu)可以:帔用于乂又才及結(jié)型晶 體管(BJT ) ( bipolar junction transistor )。
在本發(fā)明所4皮露的實(shí)施例中可以作各種修改和變化，這對(duì)本領(lǐng) 域技術(shù)人員來說是明顯和顯而易見的。因此，如杲這些修改和變化 落在所附權(quán)利要求和其等同替換的范圍內(nèi)，本發(fā)明所披露的實(shí)施例 旨在覆蓋這些明顯和顯而易見的》務(wù)改和變化。
權(quán)利要求
1. 一種制造半導(dǎo)體器件的肖特基二極管的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上方形成第一導(dǎo)電型掩埋層；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成第二導(dǎo)電型外延層，以便所述外延層基本上圍繞所述掩埋層；從大約所述半導(dǎo)體襯底的表面至大約所述掩埋層形成第一導(dǎo)電型插塞；從大約所述半導(dǎo)體襯底的所述表面至大約所述掩埋層形成第一導(dǎo)電型阱，所述第一導(dǎo)電型阱與所述第一導(dǎo)電型插塞水平隔離；以及形成連接至所述第一導(dǎo)電型阱的第一電連接，以及形成連接至所述第一導(dǎo)電型插塞的第二電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第一電連接和所 述第二電連沖妾包4舌形成相應(yīng)的金屬4妾觸件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，每個(gè)所述金屬接觸件包括 鎢。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一電連接是所述肖 特基二極管的陽極，而所述第二電連接是所述肖特基二極管的 陰極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電型是N型， 而所述第二導(dǎo)電型是P型。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第二導(dǎo)電型外延 層包括使用外延生長方法。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，選擇所述第一導(dǎo)電型插塞 與所述第 一導(dǎo)電型阱之間的水平距離來確定所述肖特基二極 管的擊穿電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述第一導(dǎo)電型插塞和所述第 一導(dǎo)電型阱之間形成器 件隔離層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成所述器件隔離層包括在位于所述第一導(dǎo)電型插塞與所述第一導(dǎo)電型阱之間的 所述半導(dǎo)體襯底上形成溝槽；以及用絕纟彖物質(zhì)掩i里所述溝沖曹。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電型掩埋層形 成在所述第二導(dǎo)電型外延層的底部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第一導(dǎo)電型插塞 包括在所述第二導(dǎo)電型外延層上方形成離子注入掩膜，所述 離子注入掩膜用于暴露將要形成所述插塞的區(qū)域；使用所述離子注入掩膜來在所述第二導(dǎo)電型外延層上方 形成所述第一導(dǎo)電型插塞;以及去除所述離子注入掩膜。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在形成所述第一導(dǎo)電型阱之后，根據(jù)所述肖特基二極管 的擊穿電壓來調(diào)整所述第一導(dǎo)電型插塞與所述第一導(dǎo)電型阱 之間的水平3巨離。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，形成所述第一導(dǎo)電型插塞 以《更所述插塞基本上圍繞所述第 一導(dǎo)電型阱。
14. 一種半導(dǎo)體器件的肖特基二極管，包括第一導(dǎo)電型掩埋層，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成；第二導(dǎo)電型外延層，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)部形成，以便 所述外延層圍繞所述4奄埋層；第一導(dǎo)電型插塞，從大約所述半導(dǎo)體襯底的所述表面至 大約所述第 一導(dǎo)電型掩埋層形成所述第 一導(dǎo)電型插塞；第一導(dǎo)電型阱，從大約所述半導(dǎo)體襯底的所述表面至大 約所述掩埋層形成所述第一導(dǎo)電型阱，所述第一導(dǎo)電型阱與所 述第一導(dǎo)電型插塞水平隔離；以及第一金屬接觸件和第二金屬接觸件，所述第一金屬接觸 件與所述第一導(dǎo)電型阱電耦合，所述第二金屬接觸件與所述第 一導(dǎo)電型插塞電耦合。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中，所述第一導(dǎo)電 型是N型，而所述第二導(dǎo)電型是P型。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中，所述第一導(dǎo)電 型插塞與所述第 一導(dǎo)電型阱之間的水平距離^皮選擇用來確定 所述肖特基二極管的擊穿電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，包括器件隔離層，所 述器件隔離層在位于所述第一導(dǎo)電型插塞和所述第一導(dǎo)電型 阱之間的所述半導(dǎo)體襯底上形成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中，所述第一導(dǎo)電 型插塞基本上圍繞所述第一導(dǎo)電型阱。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，所述第 一金屬接觸件 和所述第二金屬接觸件被構(gòu)造為所述肖特基二極管的所述陽 極和陰極。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中，所述第 一金屬 接觸件和所述第二金屬接觸件中的每一個(gè)都包括鴒。
全文摘要
一種方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電型掩埋層；使用外延生長方法在半導(dǎo)體襯底上形成第二導(dǎo)電型外延層以便該外延層圍繞掩埋層；從半導(dǎo)體襯底的表面至掩埋層形成第一導(dǎo)電型插塞；從半導(dǎo)體襯底的表面至掩埋層形成第一導(dǎo)電型阱，該第一導(dǎo)電型阱與第一導(dǎo)電型插塞水平隔離；以及形成多個(gè)金屬接觸件，這些金屬接觸件通過電連接至阱和插塞來分別作為肖特基二極管的陽極和陰極。
文檔編號(hào)H01L21/329GK101471259SQ200810187359
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者尹埑真 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司