CN103390635B - 一种具有无源金属pn结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无源金属PN结半导体装置，当半导体装置接一定的反向偏压时，漂移区的耗尽层在整个无源金属区界面扩展，并且在无源金属区间发生交叠，从而提高器件的反向击穿电压，也可以降低器件的导通电阻；本发明还提供了一种具有无源金属PN结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无源金属PN结半导体装置，本发明还涉及一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法。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PN结已成为最广泛被应用的半导体的器件。
在传统的PN结器件中，需要漂移区电场分布呈现三角形分布，在结前沿电场强度最大，随着远离主结电场强度逐渐降低。
发明内容
本发明针对上述问题提出，提供一种具有无源金属PN结半导体装置及其制备方法。
一种具有无源金属PN结半导体装置，其特征在于：包括：衬底层，为半导体材料构成；漂移层，为第一导电半导体材料，位于衬底层之上；无源金属区，为条状金属，位于漂移层中，垂直于衬底层，与第一导电半导体材料交替排列构成，并且其上表面临靠绝缘材料或者第一导电半导体材料；第二导电半导体材料区，位于漂移层上表面，为第二导电半导体材料，并且与无源金属区不相连。
一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法，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；在沟槽内形成金属，反刻蚀金属；在沟槽内形成绝缘材料，反刻蚀绝缘材料；注入杂质，然后进行退火工艺。
当半导体装置接一定的反向偏压时，漂移区的耗尽层在整个无源金属区界面扩展，并且在无源金属区间发生交叠，从而提高器件的反向击穿电压。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。
本发明还提供了一种具有无源金属PN结半导体装置的制备方法。
附图说明
图1为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置剖面示意图；
图2为本发明的第二种具有无源金属PN结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、无源金属；
5、第二导电半导体材料。
具体实施方式
实施例1
图1为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置的剖面图，下面结合图1详细说明本发明的半导体装置。
一种具有无源金属PN结半导体装置，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；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；无源金属4，位于第一导电半导体材料3中，为金属镍；有源第二导电半导体材料5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料，表面硼原子的掺杂浓度为1E18/CM3；二氧化硅2，位于沟槽中临靠金属。
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3，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，在沟槽内淀积形成薄膜无源金属4，刻蚀金属，淀积薄膜氮化硅，反刻蚀氮化硅，腐蚀金属；
第四步，淀积二氧化硅2，反刻蚀二氧化硅；
第五步，注入硼杂质，然后进行退火工艺，如图1所示。
实施例2
图2为本发明的一种具有无源金属PN结半导体装置的剖面图，下面结合图2详细说明本发明的半导体装置。
一种具有无源金属PN结半导体装置，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；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；无源金属4，位于第一导电半导体材料3中，为金属镍；有源第二导电半导体材料5，位于第一导电半导体材料3的表面，为半导体硅材料，表面硼原子的掺杂浓度为1E18/CM3；二氧化硅2，位于沟槽中临靠金属。
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3，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，在沟槽内淀积形成薄膜无源金属4，刻蚀金属，淀积较厚氮化硅，反刻蚀氮化硅，腐蚀金属；
第四步，淀积二氧化硅2，反刻蚀二氧化硅；
第五步，注入硼杂质，然后进行退火工艺，如图2所示。
通过上述实例阐述了本发明，同时本发明的半导体结构也可以应用于功率MOS结构器件中，因此本发明不局限于上述具体实例，本发明由所附权利要求范围限定。
Claims (6)
1.一种具有无源金属PN结半导体装置，其特征在于：包括：
衬底层，为半导体材料构成；
漂移层，为第一导电半导体材料，位于衬底层之上；
无源金属区，为金属与半导体材料的化合物，无源金属区与半导体材料形成肖特基结势垒，无源金属区位于漂移层中沟槽内侧壁下部，同时沟内填充绝缘材料，无源金属区垂直衬底层方向与第一导电半导体材料交替排列构成，并且其上表面临靠绝缘材料或者第一导电半导体材料；
第二导电半导体材料区，位于漂移层上表面，为第二导电半导体材料，并且与无源金属区不相连。
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：所述的无源金属区为金属化合物薄膜包裹绝缘材料构成。
4.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区表面为高浓度杂质掺杂区域。
5.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区与无源金属区之间通过第一导电半导体材料相连。
6.如权利要求1所述的具有无源金属PN结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，然后表面形成一种绝缘介质；
2)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；
3)在沟槽内形成金属，刻蚀金属，淀积第二绝缘材料，反刻蚀第二绝缘材料，腐蚀金属，在沟槽侧壁下部形成无源金属区；
4)在沟槽内形成绝缘材料，反刻蚀绝缘材料，在沟槽内形成绝缘材料；
5)注入杂质，然后进行退火工艺，在沟槽之间的半导体材料上部形成第二导电半导体材料区。
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