CN104835734A - 肖特基二极管的制造方法 - Google Patents

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CN104835734A
CN104835734A CN201410046351.6A CN201410046351A CN104835734A CN 104835734 A CN104835734 A CN 104835734A CN 201410046351 A CN201410046351 A CN 201410046351A CN 104835734 A CN104835734 A CN 104835734A
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陈建国
贺冠中
谢春诚
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Shenzhen Founder Microelectronics Co Ltd
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Peking University Founder Group Co Ltd
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66083Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
    • H01L29/6609Diodes
    • H01L29/66143Schottky diodes

Abstract

本发明提供一种肖特基二极管的制造方法,包括:在硅片表面形成硬掩膜,所述硬掩膜的材料为氮化硅;在所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区;在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成正面电极;在形成有所述元胞区的所述硅片的第二表面形成背面电极。本发明提供的肖特基二极管的制造方法能够解决现有的制造方法较复杂的问题,简化了肖特基二极管的制造过程。

Description

肖特基二极管的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术,尤其涉及一种肖特基二极管的制造方法。
背景技术
肖特基二极管是近年来发展比较迅速的新型功率器件,具有大电流、低正向压降、高频低功耗、高浪涌电流以及瞬态保护等优点,广泛应用于各种低压高频开关电源中,例如稳压器、整流器、逆变器以及不间断电源等,也可以作为快速钳位二极管使用。
目前,肖特基二极管的制造方法通常为:在硅片表面形成由二氧化硅材料制成的氧化层,然后依次执行制作硬掩膜、刻蚀沟槽、制作栅极氧化层、淀积多晶硅、多晶硅回刻、淀积氧化层、刻蚀接触孔、沉积金属并合金、形成正面电极、沉积钝化层、形成正面电极打线孔以及形成背面电极等步骤,其中,在刻蚀沟槽、刻蚀接触孔、金属刻蚀以及形成正面电极打线孔的步骤中,均需采用光罩分别作4次曝光,其制造过程较复杂,成本较高。
发明内容
本发明提供一种肖特基二极管的制造方法,用于解决现有的制造方法较复杂的问题,以简化肖特基二极管的制造过程。
本发明实施例提供一种肖特基二极管的制造方法,包括:
在硅片表面形成硬掩膜,所述硬掩膜的材料为氮化硅;
在所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区;
在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成正面电极;
在形成有所述元胞区的所述硅片的第二表面形成背面电极。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在硅片表面形成硬掩膜,所述硬掩膜的材料为氮化硅,包括:
在硅片的表面形成氮化硅层;
采用化学气相沉积法在所述氮化硅层上形成带有镂空区域的硬掩膜。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区,包括:
对所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片进行干法刻蚀,形成元胞沟槽;
在所述元胞沟槽的表面形成栅极氧化层;
在所述栅极氧化层包覆的预设区域内形成多晶硅区;
去除所述硅片表面的硬掩膜。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在所述栅极氧化层包覆的预设区域内形成多晶硅区,包括:
在所述栅极氧化层和硬掩膜的表面淀积多晶硅,形成多晶硅层;
对所述多晶硅层进行回刻,以去除所述硬掩膜和预设区域表面的多晶硅,保留所述预设区域内部的多晶硅,形成多晶硅区。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成正面电极,包括:
在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成金属层;
对所述金属层进行刻蚀,以形成具有设定形状的正面电极。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成金属层,包括:
采用物理气相沉积法在所述硅片的第一表面沉积金属,形成金属层;
对所述金属层进行合金,以使所述金属层与所述硅片融合。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,所述金属层包括第一钛层和铝层;
所述第一钛层形成在所述铝层和硅片之间。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,在形成有所述元胞区的所述硅片的第二表面形成背面电极,包括:
采用金属蒸发工艺依次在所述硅片的第二表面上形成第二钛层、镍层和银层。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,对所述金属层进行刻蚀,包括:
采用湿法对所述金属层进行刻蚀。
如上所述的肖特基二极管的制造方法,对所述金属层进行合金,包括:
采用快速热退火的方法对所述金属层进行合金。
本发明实施例所提供的技术方案通过采用氮化硅材料在硅片上形成硬掩膜,与现有技术相比,由于在氮化硅材料上无法形成二氧化硅,因此本实施例提供的技术方案省去了现有技术在二氧化硅形成的氧化层上刻蚀接触孔、制作钝化层以及打线孔的步骤,解决了现有的制造方法较复杂的问题,减少了步骤流程,简化了肖特基二极管的制造过程。并且,本实施例提供的技术方案减少了执行曝光的步骤,也减少了光罩的使用,进一步节约了制造成本,提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成氮化硅层的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成硬掩膜的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成元胞区的流程图;
图5为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成元胞沟槽的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成栅极氧化层的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成多晶硅层的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成多晶硅区的结构示意图;
图9为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中去除硬掩膜的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成金属层的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成正面电极的结构示意图;
图12为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成背面电极的结构示意图。
附图标记:
1-硅片;      2-氮化硅层;    3-硬掩膜;
4-元胞沟槽;  5-栅极氧化层;  6-多晶硅层;
7-多晶硅区;  81-第一钛层;   82-铝层;
9-背面电极。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法的流程图。如图1所示,本实施例提供的肖特基二极管的制造方法可以包括如下步骤10至步骤40:
步骤10、在硅片表面形成硬掩膜,硬掩膜的材料为氮化硅。
具体的,可参照图2和图3所示,图2为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成氮化硅层的结构示意图,图3为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成硬掩膜的结构示意图。
可先在硅片1的表面先形成氮化硅层2,然后采用化学气相沉积法在氮化硅层2上形成带有镂空区域的硬掩膜3,在镂空区域露出硅片的表面,以便执行后续步骤20。
步骤20、在硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区。
元胞区包括栅极氧化层和多晶硅区,其中,多晶硅区是实现p-n结的主要部分。
图4为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成元胞区的流程图。如图4所示,形成元胞区的具体步骤可以采用如下步骤201至步骤204:
步骤201、对硬掩膜的镂空区域对应的硅片进行干法刻蚀,形成元胞沟槽。
图5为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成元胞沟槽的结构示意图。如图5所示,在步骤10中去除氮化硅的区域中进行干法刻蚀,形成元胞沟槽4,然后执行步骤202。
形成元胞沟槽4需采用光罩,进行曝光处理,具体可采用现有技术中常用的技术手段来实现,例如采用光罩进行曝光,使得镂空区域对应的硅片接收光线照射后易溶于某种溶剂,再采用该溶剂进行清洗,以去除镂空区域的氮化硅材料。
步骤202、在元胞沟槽的表面形成栅极氧化层。
图6为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成栅极氧化层的结构示意图。如图6所示,可采用热氧化法在元胞沟槽的表面形成栅极氧化层5,栅极氧化层5的材料可以为二氧化硅。由于步骤10中形成硬掩膜3所用材料为氮化硅,在氮化硅材料的表面是无法形成二氧化硅的,因此,步骤202所形成的栅极氧化层5只能形成在没有氮化硅材料的区域,也即形成在元胞沟槽4的表面。
步骤203、在栅极氧化层包覆的预设区域内形成多晶硅区。
图7为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成多晶硅层的结构示意图,图8为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成多晶硅区的结构示意图。如图7和图8所示,在形成栅极氧化层5之后,可以在栅极氧化层5包覆的预设区域中形成多晶硅区,具体可采用气相沉淀法,先在栅极氧化层5和硬掩膜3的表面淀积多晶硅,形成多晶硅层6。然后对多晶硅层6进行回刻,具体采用干法刻蚀的方式进行回刻,以去除硬掩膜3和预设区域表面的多晶硅,保留预设区域内部的多晶硅,形成多晶硅区7,完成元胞区的形成。
在元胞区形成之后,可以执行步骤204:
步骤204、去除硅片表面的硬掩膜。
图9为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中去除硬掩膜的结构示意图。如图9所示,具体可采用热磷酸湿法进行去除,将磷酸加热至75摄氏度左右,对硅片1表面的硬掩膜3进行清洗,以将硬掩膜3全部去除。
现有技术中,由于采用二氧化硅形成划线道区,因此需要在形成元胞区后刻蚀接触孔,以在接触孔中形成正面电极。而本实施例所提供的技术方案中,可以不需要形成划线道区,而是可以直接在形成元胞区后形成正面电极,因此,采用氮化硅材料形成硬掩膜,在氮化硅材料的表面不形成二氧化硅,于是也省去了形成接触孔的步骤,而直接执行步骤30。
步骤30、在形成有元胞区的硅片的第一表面形成正面电极。
具体可在硅片1的第一表面形成金属层,然后对金属层进行刻蚀,以形成具有设定形状的正面电极。
图10为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成金属层的结构示意图。如图10所示,形成金属层的方法具体可以为:采用物理气相沉积法在硅片1的第一表面沉积金属,形成金属层。金属层可包括第一钛层81和铝层82,其中,第一钛层81形成在铝层82和硅片1之间。在形成金属层的过程中,可在硅片1的第一表面,采用物理气相沉积法依次形成第一钛层81和铝层82,精确控制各层厚度。
然后对金属层进行合金,具体可采用快速热退火的方法进行合金,设定温度大于600摄氏度,维持退火时间为10秒至1分钟,以使金属层与硅片1相融合。
图11为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成正面电极的结构示意图。如图11所示,在对金属层进行合金之后,对第一钛层81和铝层82进行湿法刻蚀,采用光罩进行曝光处理,将未与硅片1相融合的金属钛和金属铝去除,并形成设定形状的正面电极。
现有技术是采用划线道区来划分二极管区域,而本实施例中不需形成划线道,而是对金属层的设定形状来划分二极管区域。
在形成正面电极之后,可执行步骤40:
步骤40、在形成有元胞区的硅片的第二表面形成背面电极。
图12为本发明实施例提供的肖特基二极管的制造方法中形成背面电极的结构示意图。如图12所示,硅片1的第二表面与第一表面相对,在第二表面形成背面电极9具体可采用金属蒸发工艺依次在硅片1的第二表面上形成第二钛层、镍层和银层。
本实施例所提供的技术方案通过采用氮化硅材料在硅片上形成硬掩膜,与现有技术相比,由于在氮化硅材料上无法形成二氧化硅,因此本实施例提供的技术方案省去了现有技术在二氧化硅形成的氧化层上刻蚀接触孔、制作钝化层以及打线孔的步骤,解决了现有的制造方法较复杂的问题,减少了步骤流程,简化了肖特基二极管的制造过程。并且,本实施例提供的技术方案减少了执行曝光的步骤,也减少了光罩的使用,进一步节约了制造成本,提高了生产效率。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种肖特基二极管的制造方法,其特征在于,包括:
在硅片表面形成硬掩膜,所述硬掩膜的材料为氮化硅;
在所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区;
在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成正面电极;
在形成有所述元胞区的所述硅片的第二表面形成背面电极。
2.根据权利要求1所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在硅片表面形成硬掩膜,所述硬掩膜的材料为氮化硅,包括:
在硅片的表面形成氮化硅层;
采用化学气相沉积法在所述氮化硅层上形成带有镂空区域的硬掩膜。
3.根据权利要求2所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片中形成元胞区,包括:
对所述硬掩膜的镂空区域对应的硅片进行干法刻蚀,形成元胞沟槽;
在所述元胞沟槽的表面形成栅极氧化层;
在所述栅极氧化层包覆的预设区域内形成多晶硅区;
去除所述硅片表面的硬掩膜。
4.根据权利要求3所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在所述栅极氧化层包覆的预设区域内形成多晶硅区,包括:
在所述栅极氧化层和硬掩膜的表面淀积多晶硅,形成多晶硅层;
对所述多晶硅层进行回刻,以去除所述硬掩膜和预设区域表面的多晶硅,保留所述预设区域内部的多晶硅,形成多晶硅区。
5.根据权利要求4所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成正面电极,包括:
在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成金属层;
对所述金属层进行刻蚀,以形成具有设定形状的正面电极。
6.根据权利要求5所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在形成有所述元胞区的所述硅片的第一表面形成金属层,包括:
采用物理气相沉积法在所述硅片的第一表面沉积金属,形成金属层;
对所述金属层进行合金,以使所述金属层与所述硅片融合。
7.根据权利要求6所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,所述金属层包括第一钛层和铝层;
所述第一钛层形成在所述铝层和硅片之间。
8.根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,在形成有所述元胞区的所述硅片的第二表面形成背面电极,包括:
采用金属蒸发工艺依次在所述硅片的第二表面上形成第二钛层、镍层和银层。
9.根据权利要求4所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,对所述金属层进行刻蚀,包括:
采用湿法对所述金属层进行刻蚀。
10.根据权利要求6所述的肖特基二极管的制造方法,其特征在于,对所述金属层进行合金,包括:
采用快速热退火的方法对所述金属层进行合金。
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