[发明专利]一种穿通型沟槽肖特基器件结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，特别是涉及一种穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，功率器件作为一种新型器件，被广泛地应用于磁盘驱动、汽车电子等领域。功率器件需要能够承受较大的电压、电流以及功率负载。而现有MOS晶体管等器件无法满足上述需求，因此，为了满足应用的需要，各种功率器件成为关注的焦点。

肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，硅金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的N型半导体中向浓度低的硅金属中扩散。显然，硅金属中没有空穴，也就不存在空穴自金属向N型半导体的扩散运动。随着电子不断从N型半导体扩散到贵金属，N型半导体表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为N型半导体→贵金属。但在该电场作用之下，贵金属中的电子也会产生从贵金属→N型半导体的漂移运动，从而削弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。肖特基二极管是一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降低。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

功率肖特基器件是一种用于大电流整流的半导体两端器件,目前常用的功率肖特基器件由金属硅化物和低掺杂N型硅之间的肖特基结来制作,金属硅化物可以是铂硅化合物、钛硅化合物、镍硅化合物和铬硅化合物等。近年来，由于沟槽技术的发展，各种沟槽型结构被用于制作单元肖特基结构的漏电保护环，如常采用的沟槽型MOS结构等。沟槽型MOS结构的采用缩小了传统PN结保护环的面积，当器件所用芯片面积相同时，可以降低器件的正向导通压降。

常用的MOS结构在外延层上的沟槽深度都是小于外延层的厚度，在相同的外延层上，为了得到更高的反向击穿能力，只能通过增加栅氧化层的厚度；但从工艺上讲，使用厚氧化层需要增加沟槽宽度，这就降低了器件正向导通的有效面积，从而会增加正向导通电压。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种穿通型沟槽肖特基器件结构及其制造方法，用于提供一种在提高肖特基反向击穿能力时，不增加正向导通压降的穿通型沟槽肖特基器件结构及其制造方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法，至少包括以下步骤：

1）提供一N型重掺杂的硅片，于所述基片表面形成N型轻掺杂的硅外延层；

2）形成至少贯穿所述硅外延层的至少两个沟槽；

3）于所述沟槽的表面形成二氧化硅层；

4）于所述沟槽内填充满导电层料层；

5）于所述硅外延层表面形成肖特基金属层，并通过热处理工艺使所述肖特基金属层与所述硅外延层反应形成金属硅化物层；

6）于所述金属硅化物层表面形成正面电极层。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，所述正面电极层为自下往上依次层叠的TiN/AlSiCu/Ti/TiN/Ti/Ni/Ag叠层、TiN/AlSi/Ti/TiN/Ti/Ni/Ag叠层及TiN/Al/Ti/TiN/Ti/Ni/Ag叠层中的一种。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，所述N型轻掺杂的硅外延层的厚度为2～20μm，离子掺杂浓度为10¹⁴～10¹⁷/cm³。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，所述沟槽的宽度为0.18～0.8μm，且所述沟槽贯穿所述硅外延层并延伸至所述硅片一定深度。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，所述的导电材料层为N型重掺杂的多晶硅层，且所述多晶硅层的掺杂浓度为10¹⁹～10²¹/cm³。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，所述肖特基金属层的材料为Pt、Ni、Ti、Cr、W、Mo或Co。

作为本发明的穿通型沟槽肖特基器件结构的制造方法的一种优选方案，还包括以下步骤：