[发明专利]沟槽式肖特基势垒二极管整流器件及制造方法

权利要求书

1.一种沟槽式肖特基势垒二极管整流器件，在俯视平面上，该器件的有源区由若干个肖特基势垒二极管单胞并联构成；在通过肖特基势垒二极管单胞中心的纵向截面上，每个肖特基势垒二极管单胞自下而上由下金属层(8)、N+单晶硅衬底(1)、N-外延层(2)和上金属层(6)叠加构成，其中在所述N-外延层(2)上部，横向间隔开设有沟槽(3)，两个相邻沟槽(3)之间的N-外延层(2)区域形成N-单晶硅凸台结构(4)，凸台结构(4)顶面与上金属层(6)接触形成肖特基势垒接触(7)，上金属层(6)构成沟槽式肖特基势垒二极管整流器件的阳极，下金属层(8)与N+单晶硅衬底(1)接触形成欧姆接触，下金属层(8)构成沟槽式肖特基势垒二极管整流器件的阴极；

其特征在于：沟槽(3)内表面均匀生长有二氧化硅层(5)，且二氧化硅层(5)在沟槽(3)顶部开口处横向向两侧延伸形成延伸段，延伸段二氧化硅层(5)覆盖凸台结构(4)的顶角，沟槽(3)内填充导电多晶硅(11)，导电多晶硅(11)的截面呈T形，T形头高于N-外延层(2)顶面，T形头的两肩横向宽度大于沟槽(3)的横向开口宽度，T形头的两肩搭在延伸段二氧化硅层(5)上，使T形头的两肩和延伸段二氧化硅层(5)遮蔽沟槽(3)两侧的凸台结构(4)顶角，T形头的两侧面上设有介质侧墙(10)保护，T形头的顶面与上金属层(6)接触形成欧姆接触。

2.一种根据权利要求1所述沟槽式肖特基势垒二极管整流器件的制造方法，其特征在于包括下列工艺步骤：

第一步，在N型高掺杂浓度的N+单晶硅衬底(1)上，生长N型较低掺杂浓度的N-外延层(2)；

第二步，在N-外延层(2)上表面生长介质层(12)，该介质层(12)为二氧化硅层，或者氮化硅层，或者二氧化硅层和氮化硅层的复合层；

第三步，对介质层(12)实施光刻，定义出沟槽(3)图形；

第四步，采用干法刻蚀方法，选择性除去未被光刻胶保护的介质层(12)，曝露出沟槽(3)图形对应的N-外延层(2)，而除去光刻胶后保留下来的介质层(12)作为介质硬掩膜；

第五步，以介质硬掩膜作为保护，采用干法刻蚀方法选择性刻蚀曝露出的N-外延层(2)区域的单晶硅，在N-外延层(2)中形成沟槽(3)，沟槽(3)之间由介质硬掩膜保护的N-外延层(2)区域形成N-单晶硅凸台结构(4)；

第六步，采用湿法腐蚀方法，选择性去除部分介质硬掩膜，使介质硬掩膜对应沟槽(3)的横向开口宽度大于N-外延层(2)内沟槽(3)的横向开口宽度，同时介质硬掩膜的厚度减薄；

第七步，对整个结构上表面进行热氧化处理，氧与单晶硅反应在沟槽(3)内表面以及沟槽顶部开口处横向均匀生长出二氧化硅层(5)；

第八步，在整个结构上表面沉积导电多晶硅(11)，导电多晶硅(11)填满表面具有二氧化硅层(5)的沟槽(3)以及沟槽(3)上方的开口空间；

第九步，对沉积的导电多晶硅(11)实施干法刻蚀，自上向下去除整个结构表面的导电多晶硅，直到导电多晶硅的顶面低于介质硬掩膜顶面，同时高于N-外延层(2)顶面为止，使沟槽(3)位置保留下来的导电多晶硅(11)的截面呈T形；

第十步，对整个结构上表面实施干法刻蚀，选择性除去介质硬掩膜，使N-外延层(2)上的N-单晶硅凸台结构(4)顶面曝露出来；由于高出N-外延层(2)顶面的导电多晶硅(11)具有T形头，因此未被刻蚀掉的介质硬掩膜在该T形头的两侧面上形成介质侧墙(10)，而导电多晶硅(11)T形头的顶面完全曝露；

第十一步，在整个结构上表面沉积上金属层(6)，该上金属层(6)与N-外延层(2)上的N-单晶硅凸台结构(4)顶面接触形成肖特基势垒接触(7)，同时上金属层(6)与导电多晶硅(11)的T形头顶面接触形成欧姆接触，上金属层(6)构成沟槽式肖特基势垒二极管整流器件的阳极；

第十二步，在N+单晶硅衬底(1)的底面沉积下金属层(8)，该下金属层(8)与N+单晶硅衬底(1)接触形成欧姆接触，下金属层(8)构成沟槽式肖特基势垒二极管整流器件的阴极。