[发明专利]一种N-P互补肖特基二极管结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体二极管器件，具体涉及一种N-P互补肖特基二极 管结构，属于半导体技术领域。

背景技术

肖特基二极管是基于半导体物理金属-半导体接触理论发展出来的一种 双端半导体器件。肖特基二极管正向压降低、反向恢复时间短、开关速度快、 噪声系数小、串联电阻小，有良好的高频特性和开关特性，利用肖特基二极 管的非线性电阻，还可以作为微波混频器用；作为变容二极管可以应用于参 量放大器；在超高速逻辑电路中可以用其作为快速钳位二极管；肖特基二极 管广泛应用于各种高频、微波及高速电路中，肖特基二极管还特别适用于开 关电源。由于开关电源体积小、重量轻、效率高，所以是取代传统电源的理 想选择，开关电源广泛应用于计算机、雷达、电视机、通讯发射与接收机、 航天器、仪器仪表等方面。

图1为现有肖特基二极管结构，在半导体衬底101上，轻掺杂的阱区102 与金属电极103直接接触形成金属-半导体接触的肖特基结，其肖特基势垒 通常是通过铝等金属材料与半导体接触形成的，通过这种方式形成的肖特基 结处于半导体的表面，所以半导体表面存在的大量的表面态使得肖特基结的 特性不稳定，另外，多数导电良好的金属材料容易发生氧化反应，这也严重 影响了肖特基结的特性，具有较高的输出功耗。

作为改进技术，中国专利200910195418.1提供了一肖特基二极管结构， 采用金属硅化物与硅半导体轻掺杂阱区直接接触形成肖特基结，并通过扩散 阻挡层和金属电极引出层与外界电极连接，克服了金属材料氧化物对肖特基 结特性的影响，从而提高肖特基二极管性能。然而，该技术方案仅对N型肖 特基二极管的性能改善有效，对于P型肖特基二极管而言，金属硅化物的引 入，反而会影响其正向和反向特性，造成高功耗，影响肖特基二极管的性能。

在现有半导体技术中，由于受到加工工艺的限制，位于同一半导体衬底 上的N型肖特基二极管和P型肖特基二极管通常均包含金属硅化物层，或均 不包含金属硅化物层，对于N-P互补肖特基二极管而言，这严重影响了其整 体性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种低功耗、 超高频、降低肖特基势垒的正向压降和反向漏电流、具有较低输出功耗的 N-P互补肖特基二极管结构，使其输出性能得到最大优化。。

为解决上述技术问题，本发明提供的N-P肖特基二极管结构包括至少一 N型肖特基二极管和至少一P型肖特基二极管，其中：N型肖特基二极管和 P型肖特基二极管位于同一半导体衬底上；N型肖特基二极管包括N型轻掺 杂阱区、金属硅化物、扩散阻挡层和金属电极引出层，其中，N型轻掺杂阱 区位于半导体衬底中，金属硅化物与N型轻掺杂阱区直接接触形成肖特基 结，扩散阻挡层和金属电极引出层依次覆盖在金属硅化物表面；而P型肖特 基二极管则包括P型轻掺杂阱区和金属电极引出层，其中，P型轻掺杂阱区 位于半导体衬底中，金属电极引出层与P型轻掺杂阱区接触形成肖特基结。

本发明提供的N-P互补肖特基二极管结构中，N型肖特基二极管的金属 硅化物层位于半导体衬底表面，并覆盖至少一部分N型轻掺杂阱区，与N 型轻掺杂阱区直接接触形成肖特基结，该金属硅化物为TiSi₂或CoSi₂或WSi 或MoSi₂或Pd₂Si或PtSi，其厚度为相对于普通金属材料而言， 金属硅化物具有更好的化学稳定性和温度稳定性，电阻率较低，选择不同的 金属硅化物可以获得不同的肖特基势垒高度，最重要的是金属硅化物的形成 工艺与半导体器件制备工艺完全兼容。

进一步的，本发明提供的N-P互补肖特基二极管结构中的N型肖特基 二极管结构中，扩散阻挡层覆盖至少一部分金属硅化物表面，而金属电极引 出层覆盖至少一部分扩散阻挡层。

进一步的，本发明提供的N-P互补肖特基二极管结构中，所涉及扩散阻 挡层材料为Ta或Ni或W或Ti或Mo或Cr或V或Nb-Ni或Mo-Ni或Si-Ni 或Si-W或Mo-Si或Ir-Ta或Ni-W或TiN，其厚度为所涉及金 属电极的引出材料为Al或W，其厚度为0.3μm～1.5μm。