CN1337747A - 新型金属半导体接触制作肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明主要与肖特基二极管(SBD)的制造方法和结构相关,基于势垒金属与硅接触形成肖特基二极管,利用势垒金属从硅开始至与硅表面接触部分形成的缓冲台阶,可以简便制作SBD,其性能与常规方法制作的SBD相当。
Description
基于势垒金属与硅接触形成肖特基二极管，利用势垒金属从硅开始至与硅表面SiO2过接触部分形成的缓冲台阶(Taper)，可以简便制作SBD，其性能与常规方法制作的SBD相当。
1) 多种锥形角度使用；
2) 势垒金属上面，势垒金属与外部引线用金属层形成混合(合金)层；
3) 势垒金属端部越过直接在硅表面形成的合金层，与SiO2/PSG或其他薄膜接触；
4) 势垒金属膜淀积过程中，淀积速度发生变化；
5) 势垒金属通常使用Mo，Ti，W，Cr等；
6) 势垒金属与外部引线用金属层的过渡层通常为A1；
7) 外部引线用金属层包括Al，Al-Si-Cu及Al-Mo-Ni等；
8) 上述各项的组合物。
图1表示实现本发明的一个实例
1(a)硅衬底 1(b)外延层 2)SiO2等薄膜 3)势垒金属
4)包含势垒金属的混合层及外部引线用金属层图2 势垒金属硅接触角度和最高限界电流的关系
(a)接触角度的定义 (b)接触角度和最高限界电流的关系
图中纵轴表示最高限界电流的归一化值，非实际的电流值。图3通常SBD结构剖面图
1)硅衬底 2)外延层(n) 3)P+型保护环 4)势垒金属 5)SiO2
等薄膜
6)外部引线用金属层
本发明主要与肖特基二极管(SBD)的制造方法和结构相关，其主要特征对照图1和图3较容易理解，在本发明的制造方法中，没有通常的保护环制作步骤，两者结构上的简单区别，在实际应用中会产生很好的效果。
以下是与本发明相关的说明。
图3中结构3)P+保护环，是应用电路要求的结果。二极管应用于整流电路时，为了平滑输出电压的波形，需要接入电感进行平滑滤波。电感工作的特点是随着输入信号频率的增加，内部阻抗增加。例如，在电源开关打开的瞬间，电压从零急剧上升到额定值，瞬间随时间的变化率(du/dt)为无穷大，此时刻电感的阻抗为零。在这种情况下，二极管的负载为零(短路)，巨大的短路电流流过二极管，造成二极管损坏。P+保护环的作用在于此时的电流分散效果，防止二极管损坏。这种方法非常有效，一直以来在实践中得到广泛的应用，但存在以下缺点：
1)在生产过程中光刻掩膜版数目增加，导致成本上升，成品率下降；
2)热处理回数增加，必须增加处理设备(至少两种设备)；
3)热处理回数增加，需要较厚的外延层，材料成本上升；
4)热处理回数增加，衬底杂质扩散导致外延层电阻率下降，为了对其进行补偿，
需要较高电阻率的外延层。在这种条件下，电流集中的热点更容易发生，造成二
极管损坏。
在本发明中，上述缺点全部得以解决，可能使用低价格的材料，工艺简化，使用设备种类减少，综合效果大大降低了生产成本。
以下为实例的说明。
具有与图3中结构3)P+保护环相当作用，是本发明的本质，在图2中详细说明。
图2(a)与图1中2)和图3中5)相同，表示该层与硅衬底的接触角度(alpha)，这个角度与最高限界电流的关系在图2(b)中表示出来。实验结果表明，接触角度在3-15°时，其通过的极限电流强度与采用通常方法制作的SBD相当；接触角度大于25°时，极限电流强度会大幅下降。
接触角度变化而导致极限电流强度变化的理由如下：硅衬底和势垒金属的不连续接触(接触角度为90°)场合，过度的电流在接触端部极短时间内流过，造成接触端部损坏。图3中结构3)P+保护环的使用，扩散层底步曲率缓和了电流密度，极限电流强度得以增加。
本发明着眼于硅衬底和势垒金属不连续的急剧电位变化而导致电流集中，通过缓和电位的变化，分散电流的集中，提高通过SBD的极限电流强度。
具体实施方法说明如下：
Si衬底准备，洗净后高温氧化。例如1000℃ Wet O2，氧化过程中POC13提供，然后再次高温氧化。在SiO2形成必要光刻胶图形，再用适当的化学药品进行腐蚀。在接触倾斜面形成时，注意控制化学药品温度和组成成分的变化。洗净后，势垒金属层形成，开始时淀积速度慢，然后增加淀积速度，例如：开始时1A/s，然后50A/s。势垒金属层形成后，为了提高器件的可靠性和降低正向压降Vf，势垒金属层上面还要形成过渡层及外部引线用金属层。
为了保证极限电流强度的增加，实验表明，图1中2-(a)保留10-30micron具有良好的效果；接触电极金属层10-30micron将确保器件的性能更为安全。本发明使用简便的方法制作SBD，其性能与常规方法制作的相当，大幅度降低了生产成本，具有极大的实用价值。
Claims (1)
- 本发明主要与肖特基二极管(SBD)的制造方法和结构相关，基于势垒金属与硅接触形成肖特基二极管，利用势垒金属从硅开始至与硅表面接触部分形成的缓冲台阶，可以简便制作SBD，其性能与常规方法制作的SBD相当。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1305121C (zh) * | 2003-09-17 | 2007-03-14 | 吴协霖 | 具高崩溃电压及低逆向漏电流的萧特基二极管及制造方法 |
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| CN109326523A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-12 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 碳化硅肖特基接触的制备方法及碳化硅肖特基二极管 |
-
2000
- 2000-08-04 CN CN 00120878 patent/CN1337747A/zh active Pending
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