[发明专利]垂直半导体肖特基二极管及其制造方法

说明书

一种垂直半导体肖特基二极管器件(300；400；500；600；700)，具有：半导体材料的衬底(101)，该衬底具有前表面(101a)和背表面(101b’)；轻掺杂区域(102)，该轻掺杂区域形成在衬底(101)的面向前表面(101a)的表面部分中，该轻掺杂区域具有第一导电类型；第一电极(111)，该第一电极形成在衬底(101)的前表面(101a)上的轻掺杂区域(102)上，以建立肖特基接触；在衬底(101)的背表面(101b’)处的高掺杂区域(140)，该高掺杂区域与轻掺杂区域(102)接触并且具有第一导电类型；以及第二电极(160a)，该第二电极在衬底(101)的背表面(101b’)上与高掺杂区域(140)电接触，以建立欧姆接触。

技术领域

本解决方案涉及一种垂直半导体肖特基二极管，以及一种相应的制造工艺；特别地，以下公开内容将涉及以互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造的垂直半导体肖特基二极管。

背景技术

众所周知，肖特基二极管主要用作开关元件或整流元件，并且使用与普通PN结二极管相比具有优良的高速开关特性的金属半导体结。这是因为与p-n结二极管不同，当向肖特基二极管施加正向电压时，不会发生少数载流子注入；在肖特基二极管中，电流仅通过多数载流子流动。

半导体肖特基二极管广泛应用于本领域。

例如，图1示出了具有侧向漂移区域的典型的集成高压肖特基二极管，总体上用100表示(例如在US 2012/068297A1中公开了这种类型的二极管)。肖特基二极管100形成于半导体材料的衬底101中，该半导体材料尤其是硅；衬底101具有正面表面101a和背面表面101b，正面表面和背面表面具有在水平平面xy中的主延伸方向并且沿着正交于同一水平平面xy的垂直方向z分离。第一导电类型、例如n型的轻掺杂阱102形成在衬底101的表面部分中，抵靠(或面向)正面表面101a；衬底101具有第二导电类型的掺杂，在该示例中为p型掺杂。形成在衬底101中的电介质材料的浅沟槽绝缘区域104在衬底的正面表面101a处提供肖特基二极管100的阳极电极、阴极电极和体电极之间的空间分隔。

特别地，肖特基二极管100的第一电极、例如阳极电极111a(在半导体n型导电性的情况下)由形成在轻掺杂阱102上的金属硅化物触点构成，第一电极建立与相同轻掺杂阱102接触的肖特基接触。通过形成在衬底101的正面表面101a上的硅化物阻挡层110侧向地阻止硅化物形成；在硅化物阻挡层110中限定开口112，通过该开口限定金属硅化物和相应的肖特基接触区域。

肖特基接触区域的边缘通常有增加漏电的倾向；因此，保护环108作为第二导电类型(在该示例中，p型)的掺杂区域，在肖特基接触区域的周边区域处形成在轻掺杂阱102中。通过在轻掺杂阱102(在这种情况下，轻掺杂阱具有n型导电性)上形成欧姆金属触点来建立肖特基二极管100的第二电极，例如阴极电极111c。这是通过在形成于轻掺杂阱102中的高掺杂区域109上、在衬底101的正面表面101a处形成金属硅化物触点来实现的。高掺杂区域109具有第一导电类型(n型)并且例如通过离子注入形成。在图1中，示出由相应的浅沟槽绝缘区域104侧向界定的两个阴极电极111c。

应当注意，在任何情况下，在肖特基二极管中，作为金属/半导体结型二极管，当半导体是n型时，金属侧被称为阳极，并且半导体侧被称为阴极。相反，如果半导体是p型(即轻掺杂阱102具有p型导电性)，则金属侧形成肖特基二极管的阴极，半导体侧形成肖特基二极管的阳极。

此外，在轻掺杂阱102外部，在正面表面101a处通过在另一高掺杂区域107上形成另一金属硅化物触点来提供衬底(或体)电极111b，该另一高掺杂区域具有第二导电类型(p型)并且形成在衬底101中。高掺杂区域107、109由浅沟槽绝缘区域104隔开。