CN103378174B - 一种具有电荷补偿肖特基半导体装置及其制备方法 - 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；通过沟槽结构，降低在肖特基结表面的峰值电场；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备方法。
Description
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半导体装置的制备方法。
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，特别涉及到超结结构和肖特基结构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备方法。
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；多个沟槽，位于第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交汇处上表面，沟槽内壁设置有绝缘材料，沟槽内填充介质材料；肖特基势垒结，位于第一导电半导体材料表面。
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；进行光刻腐蚀工艺去除表面部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在沟槽内形成第二导电半导体材料，进行表面平整化；在半导体材料表面形成一种绝缘介质，进行光刻腐蚀工艺去表面除部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；在半导体材料表面形成一种绝缘介质，淀积介质材料反刻蚀介质材料，反刻蚀绝缘介质；淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒。
本发明的具有电荷补偿肖特基半导体装置，当器件接反向偏压时，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；通过沟槽结构，降低在肖特基结表面的峰值电场；从而提高了器件的反向击穿电压，或者可以认为提高了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。
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的剖面示意图；
图2为本发明的第二种具有电荷补偿肖特基半导体装置的剖面示意图。
其中，
1、衬底层；
2、二氧化硅；
3、第一导电半导体材料；
4、第二导电半导体材料；
5、多晶第一导电半导体材料；
6、肖特基势垒结；
7、P型肖特基势垒结；
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；第二导电半导体材料4，与第一导电半导体材料3交替排列，为P传导类型的半导体硅材料，硼原子的掺杂浓度为1E16/CM3；肖特基势垒结6，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；P型肖特基势垒结7，位于第二导电半导体材料4的表面，为半导体硅材料与势垒金属形成的硅化物；二氧化硅2，位于沟槽内壁；多晶第一导电半导体材料5，位于沟槽内；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，在沟槽内淀积形成第二导电半导体材料4，进行表面平整化工艺；
第四步，表面热氧化，形成二氧化硅2，进行光刻腐蚀工艺去表面除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；
第五步，热氧化在沟槽内壁形成二氧化硅2，淀积多晶第一导电半导体材料5，反刻蚀多晶第一导电半导体材料5，然后反刻蚀二氧化硅2；
第六步，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，然后在表面淀积金属形成上表面金属层10；
第七步，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，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；第二导电半导体材料4，与第一导电半导体材料3交替排列，为P传导类型的半导体硅材料，硼原子的掺杂浓度为1E16/CM3；肖特基势垒结6，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；P型肖特基势垒结7，位于第二导电半导体材料4的表面，为半导体硅材料与势垒金属形成的硅化物；二氧化硅2，位于沟槽内壁；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，在沟槽内淀积形成第二导电半导体材料4，进行表面平整化工艺；
第四步，表面热氧化，形成二氧化硅2，进行光刻腐蚀工艺去表面除部分二氧化硅2，然后刻蚀去除部分裸露半导体材料形成沟槽；
第五步，热氧化在沟槽内壁形成二氧化硅2，然后反刻蚀二氧化硅2；
第六步，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，然后在表面淀积金属形成上表面金属层10；
第七步，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 (4)
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；多个
沟槽，位于第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交汇处上表面，沟槽内壁设置有绝缘材料，沟槽内填充介质材料多晶硅；
第二类型肖特基势垒结，位于第二导电半导体材料表面；
肖特基势垒结，位于第一导电半导体材料表面；
上表面金属层，位于沟槽内介质材料、沟槽之间第一导电半导体材料和第二导电半导体材料表面。
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：所述的沟槽剖面的形状为方形。
4.一种如权利要求1所述的具有电荷补偿肖特基半导体装置的制备方法，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，然后第一导电半导体材料层表面形成一种绝缘介质；
2)进行光刻腐蚀工艺去除第一导电半导体材料层表面部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露第一导电半导体材料形成沟槽；
3)在沟槽内形成第二导电半导体材料，进行表面平整化；
4)在第一导电半导体材料层和第二导电半导体材料表面形成一种绝缘介质，进行光刻腐蚀工艺去除表面部分绝缘介质，然后刻蚀去除部分裸露第一导电半导体材料和第二导电半导体材料交汇处的第一导电半导体材料和第二导电半导体材料形成沟槽；
5)在沟槽内壁第一导电半导体材料和第二导电半导体材料表面形成一种绝缘介质，淀积介质材料，反刻蚀介质材料，反刻蚀绝缘介质；
6)淀积势垒金属，进行烧结形成肖特基势垒。
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