[发明专利]一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置，本发明还涉及具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的制备方法。

背景技术

功率半导体器件被大量使用在电源管理和电源应用上，特别涉及到沟槽结构的半导体器件已成为器件发展的重要趋势，肖特基器件具有正向开启电压低开启关断速度快等优点，同时肖特基器件也具有反向漏电流大，不能被应用于高压环境等缺点。

肖特基二极管可以通过多种不同的布局技术制造，最常用的为平面布局。B J Baliga的第5612567号专利中示出了典型的沟槽型布局。传统的沟槽型肖特基二极管在漂移区具有突变的电场分布曲线，影响了器件的反向击穿特性，同时传统的沟槽型肖特基二极管具有较高的导通电阻。

发明内容

本发明针对上述问题提出，提供一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置及其制备方法。

一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置，其特征在于：包括：多个沟槽位于第一导电半导体材料表面；沟槽内壁的表面设置有绝缘介质；沟槽内下部设置有第二导电半导体材料，沟槽内上部设置有金属或高浓度杂质掺杂的第二导电半导体材料；沟槽之间第一导电半导体材料上部为肖特基势垒结。其中所述的沟槽内上部填充的高浓度杂质掺杂第二导电导体材料或金属被用作导电的互连线，并且半导体装置上表面和下表面覆盖有金属，上表面金属将肖特基势垒结阳极与沟槽上部材料并联。

所述的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的制备方法包括如下步骤：在第一导电半导体材料衬底上的第一导电半导体材料漂移层的表面形成一种绝缘介质材料；进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分绝缘介质材料，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内壁形成一种绝缘介质材料；在沟槽内淀积第二半导体材料，然后进行第二半导体材料反刻蚀；在沟槽内淀积高浓度杂质掺杂的第二半导体材料，然后进行第二半导体材料反刻蚀；腐蚀去除表面绝缘介质；在半导体材料表面淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒结。

所述的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的另一种制备方法包括如下步骤：在第一导电半导体材料衬底上的第一导电半导体材料漂移层的表面形成一种绝缘介质材料；进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分绝缘介质材料，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内壁形成一种绝缘介质材料；在沟槽内淀积第二半导体材料，然后进行第二半导体材料反刻蚀；腐蚀去除材料上表面绝缘介质；在半导体材料表面淀积势垒金属，形成肖特基势垒结；在表面淀积金属。

所述的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的第三种制备方法包括如下步骤：在第一导电半导体材料衬底上的第一导电半导体材料漂移层的表面形成一种绝缘介质材料；进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分绝缘介质材料，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内壁形成一种绝缘介质材料；在沟槽内淀积第二半导体材料，然后进行第二半导体材料反刻蚀；腐蚀去除材料上表面绝缘介质；在半导体材料表面淀积势垒和电极金属，形成肖特基势垒结。

本发明的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置，当半导体装置接一定的反向偏压时，沟槽内下部的第二导电半导体材料与沟槽之间的第一导电半导体材料可以形成电荷补偿，形成超结结构，提高器件的反向击穿电压。

因为超结结构的存在，从而可以提高漂移区的杂质掺杂浓度，也可以降低器件的正向导通电阻，改善器件的正向导通特性。

同时，当半导体装置接一定的反向偏压时，沟槽内上部设置的金属或高浓度杂质掺杂的第二导电半导体材料与沟槽侧壁的绝缘介质构成MOS结构，可以抑制肖特基势垒结附近漂移材料的电场强度，抑制了肖特基势垒随反向偏压升高势垒高度降低的现象，从而降低器件的反向漏电流，提高器件的反向阻断特性。

本发明的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的制备方法，可以使用两次光刻工艺实现器件元胞的生产制造。

附图说明

图1为本发明的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的一种剖面示意图；

图2为本发明的一种具有超结结构的沟槽肖特基半导体装置的一种剖面示意图；

图3为本发明实施方式工艺第一步的剖面示意图；

图4为本发明实施方式工艺第二步的剖面示意图；

图5为本发明实施方式工艺第三步的剖面示意图；

图6为本发明实施方式工艺第四步的剖面示意图；

图7为本发明第一种实施方式工艺第五步的剖面示意图；

图8为本发明第二种实施方式工艺第七步的剖面示意图；