CN103378173A - 一种具有电荷补偿肖特基半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，通过电荷补偿结构，改变漂移区的电场强度分布，形成平坦的电场强度分布曲线；从而可以提高漂移区的杂质的掺杂浓度，极大的降低器件的正向导通电阻，改善器件的正向导通特性。本发明还提供一种具有电荷补偿肖特基半导体装置的制造方法。

Description

一种具有电荷补偿肖特基半导体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及到一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，本发明还涉及一种具有电荷补偿肖特基半导体装置的制造方法。本发明的半导体装置是制造功率整流器件的基本结构。
背景技术
功率半导体器件被大量使用在电源管理和电源应用上，特别涉及到肖特基结的半导体器件已成为器件发展的重要趋势，肖特基器件具有正向开启电压低开启关断速度快等优点，同时肖特基器件也具有反向漏电流大，不能被应用于高压环境等缺点。
发明内容
本发明针对上述问题提出，提供一种具有电荷补偿肖特基半导体装置及其制造方法。
一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，其特征在于：包括：衬底层，为半导体材料构成；电荷补偿结构，位于衬底层之上，为第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交替排列构成；第一导电半导体材料层，位于电荷补偿结构之上，为第一导电半导体材料构成；肖特基势垒结，位于第一导电半导体材料层表面。
一种具有电荷补偿肖特基半导体装置的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：在衬底层表面形成第一导电半导体材料层，然后表面形成一种绝缘介质；进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内形成第一导电半导体材料，然后进行平整化工艺；进行第一导电半导体材料外延，然后表面形成一种绝缘介质，进行光刻腐蚀工艺，在半导体材料表面去除部分绝缘介质；
在半导体材料表面淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒结。
当半导体装置接一定的反向偏压时，第一导电半导体材料与第二导电半导体材料可以形成电荷补偿，形成超结结构，提高器件的反向击穿电压。
因为超结结构的存在，从而可以提高漂移区的杂质掺杂浓度，也可以降低器件的正向导通电阻，改善器件的正向导通特性。
附图说明
图1为本发明的一种具有电荷补偿肖特基半导体装置剖面示意图；
图2为本发明的第二种具有电荷补偿肖特基半导体装置剖面示意图。
其中，
1、衬底层；
2、二氧化硅
3、第一导电半导体材料；
4、多晶第二导电半导体材料；
5、肖特基势垒结；
6、单晶第二导电半导体材料；
8、电荷补偿结构；
10、上表面金属层；
11、下表面金属层。
具体实施方式
实施例1
图1为本发明的一种具有电荷补偿肖特基半导体装置剖面图，下面结合图1详细说明本发明的半导体装置。
一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E19/CM3，在衬底层1下表面，通过下表面金属层11引出电极；第一导电半导体材料3，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E16/CM3；多晶第二导电半导体材料4，位于第一导电半导体材料3中，为P传导类型的多晶半导体硅材料，硼原子的掺杂浓度为1E16/CM3；肖特基势垒结5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料与势垒金属形成的硅化物；器件上表面附有上表面金属层10，为器件引出另一电极。
其制作工艺包括如下步骤：
第一步，在衬底层1表面形成第一导电半导体材料层，然后表面热氧化，形成二氧化硅2；
第二步，进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体硅材料形成沟槽；
第三步，在沟槽内淀积形成多晶第二导电半导体材料4，然后进行平整化工艺；
第四步，在半导体材料表面淀积形成新的第一导电半导体材料层3；
第五步，在第一导电半导体材料层3表面淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒结5，然后在表面淀积形成上表面金属层10；
第六步，进行背面金属化工艺，在背面形成下表面金属层11，如图1所示。
实施例2
图2为本发明的一种具有电荷补偿肖特基半导体装置剖面图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。
一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，包括：衬底层1，为N导电类型半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E19/CM3，在衬底层1下表面，通过下表面金属层11引出电极；第一导电半导体材料3，位于衬底层1之上，为N传导类型的半导体硅材料，磷原子的掺杂浓度为1E16/CM3；单晶第二导电半导体材料6，位于第一导电半导体材料3中，为P传导类型的多晶半导体硅材料，硼原子的掺杂浓度为1E16/CM3；二氧化硅2，位于沟槽内。肖特基势垒结5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料与势垒金属形成的硅化物；器件上表面附有上表面金属层10，为器件引出另一电极。
其制作工艺包括如下步骤：
第一步，在衬底层1表面形成第一导电半导体材料层，然后表面热氧化，形成二氧化硅2；
第二步，进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体硅材料形成沟槽；
第三步，在沟槽内进行硼杂质扩散，然后在沟槽内淀积二氧化硅2，进行平整化工艺；
第四步，在半导体材料表面淀积形成新的第一导电半导体材料层3；
第五步，在第一导电半导体材料层3表面淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒结5，然后在表面淀积形成上表面金属层10；
第六步，进行背面金属化工艺，在背面形成下表面金属层11，如图2所示。
通过上述实例阐述了本发明，同时也可以采用其它实例实现本发明，本发明不局限于上述具体实例，因此本发明由所附权利要求范围限定。

Claims (10)

1.一种具有电荷补偿肖特基半导体装置，其特征在于：包括：
衬底层，为半导体材料构成；
电荷补偿结构，位于衬底层之上，为第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交替排列构成；
第一导电半导体材料层，位于电荷补偿结构之上，为第一导电半导体材料构成；
肖特基势垒结，位于第一导电半导体材料层表面。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的衬底层为高浓度杂质掺杂的半导体材料。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的衬底层可以为高浓度杂质掺杂的半导体材料和低浓度杂质掺杂的半导体材料叠加层。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的电荷补偿结构可以为条状结构或多边形结构的第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交替排列构成。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的电荷补偿结构可以为多个电荷补偿结构垂直方向叠加构成，电荷补偿结构之间为第一导电半导体材料隔离。
6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的所述的电荷补偿结构可以为具有沟槽结构的第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交替排列构成。
7.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于：所述的沟槽可以位于第一导电半导体材料中。
8.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于：所述的沟槽可以位于第二导电半导体材料中。
9.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的第二导电半导体材料可以多晶半导体材料。
10.如权利要求1所述的一种具有电荷补偿肖特基半导体装置的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在衬底层表面形成第一导电半导体材料层，然后表面形成一种绝缘介质；
2)进行光刻腐蚀工艺，半导体材料表面去除部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；
3)在沟槽内形成第一导电半导体材料，然后进行平整化工艺；
4)进行第一导电半导体材料外延，然后表面形成一种绝缘介质，进行光刻腐蚀工艺，在半导体材料表面去除部分绝缘介质；
5)在半导体材料表面淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒结。
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