[发明专利]一种具有无源金属PN结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无源金属PN结半导体装置，本发明还涉及一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法。本发明的半导体装置是制造功率整流器件的基本结构。

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PN结已成为最广泛被应用的半导体的器件。

在传统的PN结器件中，需要漂移区电场分布呈现三角形分布，在结前沿电场强度最大，随着远离主结电场强度逐渐降低。

发明内容

本发明针对上述问题提出，提供一种具有无源金属PN结半导体装置及其制备方法。

一种具有无源金属PN结半导体装置，其特征在于：包括：衬底层，为半导体材料构成；漂移层，为第一导电半导体材料，位于衬底层之上；无源金属区，为条状金属，位于漂移层中，垂直于衬底层，与第一导电半导体材料交替排列构成，并且其上表面临靠绝缘材料或者第一导电半导体材料；第二导电半导体材料区，位于漂移层上表面，为第二导电半导体材料，并且与无源金属区不相连。

一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在衬底层表面形成第一导电半导体材料层，然后表面形成一种绝缘介质；进行光刻腐蚀工艺去除表面部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内形成金属，反刻蚀金属；在沟槽内形成绝缘材料，反刻蚀绝缘材料；注入杂质，然后进行退火工艺。

当半导体装置接一定的反向偏压时，漂移区的耗尽层在整个无源金属区界面扩展，并且在无源金属区间发生交叠，从而提高器件的反向击穿电压。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。

本发明还提供了一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法。

附图说明

图1为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置剖面示意图；

图2为本发明的第二种具有无源金属PN结半导体装置剖面示意图。

其中，

1、衬底层；

2、二氧化硅；

3、第一导电半导体材料；

4、无源金属；

5、第二导电半导体材料。

具体实施方式

实施例1

图1为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置的剖面图，下面结合图1详细说明本发明的半导体装置。

一种具有无源金属PN结半导体装置，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E19/CM³；第一导电半导体材料3，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E16/CM³；无源金属4，位于第一导电半导体材料3中，为金属镍；有源第二导电半导体材料5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料，表面硼原子的掺杂浓度为1E18/CM³；二氧化硅2，位于沟槽中临靠金属。

其制作工艺包括如下步骤：

第一步，在衬底层1表面形成第一导电半导体材料层3，然后表面热氧化，形成二氧化硅2；

第二步，进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体硅材料形成沟槽；

第三步，在沟槽内淀积形成薄膜无源金属4，刻蚀金属，淀积薄膜氮化硅，反刻蚀氮化硅，腐蚀金属；

第四步，淀积二氧化硅2，反刻蚀二氧化硅；

第五步，注入硼杂质，然后进行退火工艺，如图1所示。

实施例2

图2为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置的剖面图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。

一种具有无源金属PN结半导体装置，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E19/CM³；第一导电半导体材料3，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E16/CM³；无源金属4，位于第一导电半导体材料3中，为金属镍；有源第二导电半导体材料5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料，表面硼原子的掺杂浓度为1E18/CM³；二氧化硅2，位于沟槽中临靠金属。

其制作工艺包括如下步骤：

第一步，在衬底层1表面形成第一导电半导体材料层3，然后表面热氧化，形成二氧化硅2；

第二步，进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体硅材料形成沟槽；

第三步，在沟槽内淀积形成薄膜无源金属4，刻蚀金属，淀积较厚氮化硅，反刻蚀氮化硅，腐蚀金属；