[发明专利]一种新型双槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构及实现方法

说明书

本发明公开了一种新型双槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构及制作方法，本发明属于微电子技术领域，涉及电力电子器件制作。所述结构包括衬底、n^‑漂移区、掩膜介质层、双槽型结构、绝缘介质层、阴极金属和阳极金属。在衬底上生长n^‑漂移区，并在该结构上形成掩膜介质层、双槽型结构、绝缘介质层、阳极金属以及阴极金属。本发明在n^‑漂移区上形成双槽型结构，在反偏大电压下，双槽型结构能有效调节电场分布，能够把体材料击穿电场发挥到极致，进一步提高器件的击穿电压，拓展了垂直结构或者准垂直结构槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管的应用范围。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及电力电子器件制作

背景技术

近年来，随着材料科学的发展，高质量、高阻半导体晶体材料逐步商业化，这为垂直结构和准垂直结构器件的发展提供了便利。垂直结构和准垂直结构对于材料的掺杂浓度有极高的要求，只有把体材料的掺杂浓度控制到极低的程度，才能最大限度地发挥垂直或者准垂直结构器件的优势。

随着低缺陷、高阻半导体材料的商业化，垂直或者准垂直结构器件在功率电子领域的优势凸显，其利用高质量的半导体体材料进行导电，受界面态的影响很小，能最大限度地利用体材料的优越性能。

垂直或者准垂直结构肖特基势垒二极管结合了体材料高的击穿电场和肖特基势垒二极管作为多子器件的优点，具有较大的击穿电压和很快的反应速度，因此肖特基势垒二极管有很广泛的应用前景。但受限于肖特基势垒二极管结构自身存在的缺点，反偏情形下，高电场集中于金属半导体界面，对界面形貌有很高的要求，而且镜像力降低也会使反向漏电增大。

目前比较常用来改进垂直或者准垂直结构肖特基势垒二极管结构的有槽型金属氧化物半导体势垒二极管(TMBS)和结型势垒肖特基二极管(JBS)。第一种方法是通过开槽在肖特基结的侧面形成金属氧化物半导体(MOS)结构，二极管反偏时，MOS结构能够对金属半导体界面起到一定的屏蔽作用，电场积聚的效应在一定程度上得到了的抑制，但是这种屏蔽效果仍然有限，而且引入槽型结构之后，槽底部角落的电场集中，影响器件的稳定性；第二种方法是在肖特基结两侧形成P型半导体区域，通过两侧pn结的耗尽来实现屏蔽，但是引入pn结不可避免会使器件的反应速度变慢，不适合对器件速度要求比较高的场合。

发明内容

本发明为了更好地抑制垂直或者准垂直肖特基势垒二极管表面电场积聚效应，在传统槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构的基础上，对槽型结构进行改进，形成双槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构，使得二极管在反偏情况下电场分布更加均匀，槽型底部电场集中效应也得到很大程度的减弱，二极管的漏电减弱，耐压性能得到很大程度的提高。

本发明的技术思路如下：传统槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构中，槽型结构属于单槽MOS结构。一方面，单槽MOS结构对金属半导体界面电场集中的抑制作用有限，在大的反向偏压下，MOS很难屏蔽金属半导体界面，高电场下结漏电严重；另一方面，在反向电压下，槽型底部角落电场集中，MOS漏电严重，屏蔽作用减弱，介质稳定性问题凸显。

依据上述技术思路，为了降低槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管反向漏电，提高二极管的击穿电压，一种新型双槽型金属氧化物半导体势垒肖特基二极管结构及实现方法，所述结构包括衬底、n^-漂移区、掩膜介质层、双槽型结构、绝缘介质层、阳极金属和阴极欧姆接触；在衬底上生长n^-漂移区，如果衬底本身是高阻材料，就不需要生长n^-漂移区，衬底本身构成n^-漂移区，在晶圆表面定义槽型区域，刻蚀形成槽型结构，然后淀积绝缘材料，并在该结构上形成肖特基阳极，垂直结构二极管背面形成欧姆阴极，准垂直结构二极管通过刻蚀形成台面，阳极位于台面之上，阴极形成在台面下。

该结构中各层组成成分及材料种类如下所示：