CN103208534A - 一种制程简化的肖特基器件及制造方法 - Google Patents

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关世瑛
杨忠武
王金秋
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Abstract

本发明公开了一种制程简化的肖特基器件及制造方法；该肖特基器件为台面结构，加工的制程中使用2次光刻，较传统的肖特基器件需要3次光刻，生产制程简化，降低了制造成本。

Description

一种制程简化的肖特基器件及制造方法
技术领域
本发明主要涉及到结势垒肖特基器件的结构和制造流程，尤其涉及一种制造流程简化的肖特基器件的结构和生产制造流程。 
背景技术
目前肖特基半导体器件得到广泛应用，但肖特基器件的芯片的加工特殊性，导致许多工厂面临加工成本的压力，不能加工生产，所以肖特基器件的芯片加工成本的降低成为许多工厂的目标；传统肖特基器件芯片的加工制造需要三次光刻才能完成，而本发明提供一种只需要两次光刻的生产制造流程，就可以形成完整的肖特基器件，参数性能上面可以满足使用需要，降低了制造成本。 
发明内容
目前传统的肖特基器件的生产制造流程需要三次光刻，本发明的肖特基器件的生产制造流程只需要两次光刻，生产制程简化，可以降低加工成本。 
本发明提供一种制程简化的肖特基器件及制造方法。 
1、一种制程简化的肖特基器件，其特征在于： 
A、背面金属层（1），为器件的阴极，用于导电焊接的金属材料；
B、衬底层（2），为高浓度N传导类型半导体材料；
C、外延层（3），为低浓度N传导类型半导体材料；
D、势垒层（4），为由薄膜势垒金属与外延层（3）顶部的N型半导体材料合金形成的肖特基势垒层；
E、正面金属层（5），为器件的阳极，用于导电焊接的金属材料；
F、隔离层（6），为有机绝缘材料；
G、台面腐蚀槽（7），为衬底层（2）、外延层（3）的N传导类型半导体材料腐蚀后的表面层，被隔离层（6）覆盖的部分；
H、台面腐蚀划片线（8），为衬底层（2）的N传导类型半导体材料腐蚀后的表面层，无隔离层（6）覆盖的部分。
2、如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的肖特基势垒层边缘设有光滑台面腐蚀槽（7）。 
3、如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的半导体器件的台面腐蚀槽（7）上涂覆低温固化的有机绝缘材料8000埃-10000埃厚的隔离层（6）。 
4、如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的肖特基势垒层（4）是由溅射的薄层势垒金属与外延层顶部的N型半导体材料通过450℃-500℃氮气合金形成。 
5、如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的衬底层的杂质掺杂浓度大于或等于5×1018/cm3。 
6、如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的外延层的杂质掺杂浓度为5×1013－5×1015 /cm3。 
7、如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：简化的制造流程包括如下步骤： 
A、在衬底层（2）上通过外延生产方式形成外延层（3）；
B、通过溅射生产方式在清洗后的外延层表面淀积薄层的势垒金属，经过合金后形成肖特基势垒接触，通过化学腐蚀方式将表面多余势垒金属腐蚀干净后漏出势垒层（4），在势垒层（4）上通过金属蒸发的方式，形成正面金属层（5）；
C、在正面金属层上涂布一层光刻胶，利用第一次光刻曝光、显影工艺条件后，将管芯边缘刻开露出金属层，使用金属腐蚀液进行腐蚀，将露出的金属层腐蚀干净，此时势垒层露出，使用特殊配比的硅腐蚀液直接腐蚀，通过控制腐蚀时间直接腐蚀到衬底层，形成台面腐蚀槽（7）；
D、将具有感光性的有机绝缘材料涂覆在表面，再涂布一层光刻胶，利用第二次光刻曝光、显影工艺条件后，将曝光区域的光刻胶去除，露出有机绝缘材料，采用湿法腐蚀工艺去除有机绝缘材料，再去除表面未曝光区域的光刻胶后，进行低温烘烤，将有机绝缘层固化，形成表面隔离层（6），此时半导体器件的正面工艺完成；
E、在硅片的衬底层（2）的底部，通过减薄工艺，金属蒸发工艺形成背面金属层（1）。
本发明的肖特基器件的加工生产制造流程只使用两次光刻，就能形成参数满足使用要求的肖特基器件，较传统的肖特基器件需要3次光刻，制造流程简化，降低了制造成本。 
附图说明
图1为传统肖特基器件的结构图。 
图2为本发明一种制程简化的肖特基器件结构图。 
图3为采用本发明的肖特基器件反向V-I曲线与传统肖特基器件比较图。 
图4为采用本发明的肖特基器件正向I-V曲线与传统肖特基器件比较图。 
具体实施方式
图1示出了传统肖特基器件结构示意图，下面结合图1进行说明。 
传统肖特基器件终端结构是采用P+环（9）和终端氧化场板（10）保护，需要三次光刻加工才能形成肖特基器件，加工制程如下： 
A、在外延层上生长一层氧化层，进行第一次光刻、腐蚀，将环区刻开，进行硼掺杂推结形成P+环；
B、进行第二次光刻、腐蚀，将势垒区刻开，进行薄层势垒金属淀积、合金后，在刻开区形成肖特基势垒接触；
C、利用金属蒸发设备，完成正面金属层蒸发，进行第三次光刻、腐蚀，形成正面金属层图形；
D、利用减薄技术将衬底层底部减薄，再进行背面金属层蒸发，整个肖特基结构形成。
图2示出了本发明一种制程简化的肖特基器件示意图，下面结合图2详细说明本发明的肖特基器件。 
本发明一种制程简化的肖特基器件终端结构采用台面结构，生产制造流程中只用到两次光刻，较传统肖特基器件需要3次光刻的流程，生产制程简化，可以降低生产制造成本，具体加工制程如下： 
A、在衬底层（2）上通过外延生产方式形成外延层（3）；
B、通过溅射生产方式在清洗后的外延层表面淀积薄层的势垒金属，经过合金后形成肖特基势垒接触，通过化学腐蚀方式将表面多余势垒金属腐蚀干净后漏出势垒层（4），在势垒层（4）上通过金属蒸发的方式，形成正面金属层（5）；
C、在正面金属层上涂布一层光刻胶，利用第一次光刻曝光、显影工艺条件后，将管芯边缘刻开露出金属层，使用金属腐蚀液进行腐蚀，将露出的金属层腐蚀干净，此时势垒层露出，使用特殊配比的硅腐蚀液直接腐蚀，通过控制腐蚀时间直接腐蚀到衬底层，形成台面腐蚀槽（7）；
D、将具有感光性的有机绝缘材料涂覆在表面，再涂布一层光刻胶，利用第二次光刻曝光、显影工艺条件后，将曝光区域的光刻胶去除，露出有机绝缘材料，采用湿法腐蚀工艺去除有机绝缘材料，再去除表面未曝光区域的光刻胶后，进行低温烘烤，将有机绝缘层固化，形成表面隔离层（6），此时半导体器件的正面工艺完成；
E、在硅片的衬底层（2）的底部，通过减薄工艺，金属蒸发工艺形成背面金属层（1）。
按图1、图2所示肖特基器件及生产制造流程进行生产的肖特基器件进行测试对比，反向V-I曲线如图3所示，正向I-V曲线如图4所示。 
图3示出了采用本发明的肖特基器件与传统肖特基器件反向V-I曲线比较图。 
该图为图示仪测试的反向V-I曲线，使用此发明的肖特基器件反向击穿曲线（22）与传统肖特基器件反向击穿曲线（23）的测试曲线图比较，无明显差异，可以进行替代。 
图4示出了采用本发明的肖特基器件正向I-V曲线与传统肖特基器件比较图。 
该图为图示仪测试的正向I-V曲线，使用此发明的肖特基器件正向导通曲线（20）与传统肖特基器件正向导通曲线（21）的测试曲线图比较，无明显差异，可以进行替代。 
通过上述实施例阐述了本发明，同时也可以采用其它实施例实现本发明。本发明不局限于上述具体实施例，因此本发明由所附权利要求范围限定。 

Claims (7)

1.一种制程简化的肖特基器件，其特征在于：
A、背面金属层（1），为器件的阴极，用于导电焊接的金属材料；
B、衬底层（2），为高浓度N传导类型半导体材料；
C、外延层（3），为低浓度N传导类型半导体材料；
D、势垒层（4），为由薄膜势垒金属与外延层（3）顶部的N型半导体材料合金形成的肖特基势垒层；
E、正面金属层（5），为器件的阳极，用于导电焊接的金属材料；
F、隔离层（6），为有机绝缘材料；
G、台面腐蚀槽（7），为衬底层（2）、外延层（3）的N传导类型半导体材料腐蚀后的表面层，被隔离层（6）覆盖的部分；
H、台面腐蚀划片线（8），为衬底层（2）的N传导类型半导体材料腐蚀后的表面层，无隔离层（6）覆盖的部分。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的肖特基势垒层边缘设有光滑台面腐蚀槽（7）。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的半导体器件的台面腐蚀槽（7）上涂覆低温固化的有机绝缘材料8000埃-10000埃厚的隔离层（6）。
4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的肖特基势垒层（4）是由溅射的薄层势垒金属与外延层顶部的N型半导体材料通过450℃-500℃氮气合金形成。
5.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的衬底层的杂质掺杂浓度大于或等于5×1018/cm3。
6.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述的外延层的杂质掺杂浓度为5×1013－5×1015 /cm3。
7.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于：简化的制造流程包括如下步骤：
A、在衬底层（2）上通过外延生产方式形成外延层（3）；
B、通过溅射生产方式在清洗后的外延层表面淀积薄层的势垒金属，经过合金后形成肖特基势垒接触，通过化学腐蚀方式将表面多余势垒金属腐蚀干净后漏出势垒层（4），在势垒层（4）上通过金属蒸发的方式，形成正面金属层（5）；
C、在正面金属层上涂布一层光刻胶，利用第一次光刻曝光、显影工艺条件后，将管芯边缘刻开露出金属层，使用金属腐蚀液进行腐蚀，将露出的金属层腐蚀干净，此时势垒层露出，使用特殊配比的硅腐蚀液直接腐蚀，通过控制腐蚀时间直接腐蚀到衬底层，形成台面腐蚀槽（7）；
D、将具有感光性的有机绝缘材料涂覆在表面，再涂布一层光刻胶，利用第二次光刻曝光、显影工艺条件后，将曝光区域的光刻胶去除，露出有机绝缘材料，采用湿法腐蚀工艺去除有机绝缘材料，再去除表面未曝光区域的光刻胶后，进行低温烘烤，将有机绝缘层固化，形成表面隔离层（6），此时半导体器件的正面工艺完成；
E、在硅片的衬底层（2）的底部，通过减薄工艺，金属蒸发工艺形成背面金属层（1）。
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