[发明专利]一种内建肖特基界面的垂直场效应二极管及制造方法

说明书

技术领域

一种内建肖特基界面的垂直场效应二极管及制造方法，属于半导体器件制造领域。

背景技术

二极管为半导体领域最为常见的元器件之一，在电子行业以及工业有广泛用途。在现有技术中，最为常见的有以下两种形式：第一种是以硅、锗为等半导体材质制成的半导体二极管。此类二极管在正常接通时存在0.6V（硅二极管）左右的死区电压，因此正常导通效率较低，在接入反向电压时，由于在其内部形成PN结，因此PN结之间形成空乏区，所以具有反向漏流小的优点，但是此类二极管的反向响应时间较长，造成了此类二极管开关频率较低。另一种是以肖特基二极管为代表的金属-半导体二极管。此类二极管利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制成，具有开关频率高和正向压降低的优点，同时死区电压较半导体二极管低（0.3V）左右，但是肖特基二极管由于内部不存在PN接，因此反向连接时具有较大的漏电流，同时漏电流的大小会随着肖特基二极管温度的上升而急剧升高。

在现有技术中，还存在有一种如图23~24所示的场效应二极管。在N型外延层5的表面刻蚀有多个沟槽3，在相邻两个沟槽3之间的N型外延层5的顶部形成外延层N+型区4，在N型外延层5的下方设置有N型衬底8以及底部金属层9，在N型外延层5的顶部设置有顶部金属层1，其区别在于：在图23所示的场效应二极管中，在沟槽3全部由P型单晶硅进行填充，而在图24所述的场效应二极管中，沟槽3的内壁上形成沟槽壁P型区，在沟槽壁P型区的内部由多晶硅12进行填充。

无论是图23还是图24所示的场效应二极管，其本质仍然为利用P型半导体和N型半导体所形成的PN结起到单向导电的效果，在接入反向电压时，利用PN结的空乏作用阻止反向漏流，接入正向电压时PN结的空乏区就会变窄，就会有电流通过。但是现有技术的场效应二极管正向导通效率还有改善空间，可以通过本发明提升导通的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种提高了正向导通效率并降低了导通压降，同时使反向接入电源时漏流大大降低的内建肖特基界面的垂直场效应二极管及制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该内建肖特基界面的垂直场效应二极管，包括衬底以及位于衬底上方的外延层，在外延层的上表面并排设置有若干沟槽且在沟槽的内部通过填充半导体进行填充，其特征在于：在沟槽的内壁上设置肖特基界面；在外延层中设置有与外延层半导体类型相反的保护区，保护区位于每一个沟槽的下部且与沟槽间隔设置，在外延层的表面相邻两个沟槽之间还设置有重掺杂区。

优选的，所述的肖特基界面包括设置在沟槽底面上的沟槽底部肖特基界面或/和侧壁上的沟槽侧部肖特基界面。

优选的，所述的填充半导体为单晶硅。

优选的，所述的填充半导体包括多晶硅以及设置在多晶硅外圈的阻挡层。

优选的，所述的阻挡层为氧化硅层、肖特基界面或单晶硅层。

一种用于制造内建肖特基界面的垂直场效应二极管的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，一次氧化处理，在外延层的上表面进行一次氧化处理，形成第一氧化硅层；

步骤2，刻蚀形成沟槽，在外延层表面依次刻蚀形成若干沟槽；

步骤3，生成绝缘层，在外延层上表面进行绝缘处理，生成位于外延层上表面以及在沟槽内部的绝缘层；

步骤4，去除阻挡层，将沟槽底面的绝缘层去除并露出沟槽底面外延层；

步骤5，在沟槽的下方间隔形成保护区；

步骤6，形成肖特基界面，利用肖特基界面生成步骤在沟槽内部未设置绝缘层的位置形成肖特基界面；

步骤7，填充沟槽，通过填充半导体对沟槽内部进行填充，并对外延层上表面进行刻蚀直至与沟槽上沿平齐；

步骤8，形成重掺杂区。

优选的，所述的阻挡层为进行二次氧化形成的第二氧化硅层或对沟槽内进行离子注入以及进行高温扩散形成的沟槽内壁P型区。

优选的，步骤6中所述的肖特基界面生成步骤为在所述的沟槽底面外延层上直接形成沟槽底部肖特基界面或首先去除沟槽侧壁的绝缘层后在沟槽的内壁上同时形成的沟槽底部肖特基界面和沟槽侧部肖特基界面。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：