CN204966511U - 含定向扩散结的肖特基器件 - Google Patents
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Abstract
<b>含定向扩散结的肖特基器件。</b><b>P</b><b>型岛区将占用</b><b>15%</b><b>以上的肖特基势垒区面积,影响</b><b>JBS</b><b>肖特基器件的参数性能,现在很多芯片加工厂,不能制作出性能优良的</b><b>JBS</b><b>肖特基器件。本实用新型组成包括:硅单晶基片(</b><b>1</b><b>),所述的硅单晶基片上具有外延层(</b><b>2</b><b>),所述的外延层上设置有肖特基势垒区(</b><b>3</b><b>),所述的肖特基势垒区与一组台面凸点</b><b>P</b><b>型区(</b><b>4</b><b>)配合,所述的肖特基势垒区上部装有阳极金属层(</b><b>8</b><b>),所述的阳极金属层两侧设置有金属场板(</b><b>6</b><b>),所述的阳极金属层两侧与厚氧化层(</b><b>7</b><b>)连接,所述的厚氧化层下部装有</b><b>P+</b><b>环(</b><b>5</b><b>),所述的硅单晶基片下部装有阴极金属层(</b><b>9</b><b>)。本实用新型用于制造含定向扩散结的肖特基器件。</b>
Description
技术领域:
本实用新型涉及一种含定向扩散结的肖特基器件。
背景技术:
一般功率半导体器件的加工厂使用的光刻机,刻开最小尺寸也要在0.4微米以上,因此P型岛的最小尺寸在1微米以上,这种情况下,一般P型岛区将占用15%以上的肖特基势垒区面积,影响JBS肖特基器件的参数性能;正是鉴于此种原因,现在很多芯片加工厂,不能制作出性能优良的JBS肖特基器件。
实用新型内容:
本实用新型的目的是提供一种含定向扩散结的肖特基器件。
上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种含定向扩散结的肖特基器件,其组成包括:硅单晶基片,所述的硅单晶基片上具有外延层,所述的外延层上设置有肖特基势垒区,所述的肖特基势垒区与一组台面凸点P型区配合,所述的肖特基势垒区上部装有阳极金属层,所述的阳极金属层两侧设置有金属场板,所述的阳极金属层两侧与厚氧化层连接,所述的厚氧化层下部装有P+环,所述的硅单晶基片下部装有阴极金属层。
所述的含定向扩散结的肖特基器件,所述的硅单晶基片为重掺杂的N型硅单晶基片,所述的外延层为低掺杂的N-外延层,所述的肖特基势垒区设置有台面凹面,所述的台面凸点P型区和所述的肖特基势垒区共同形成整流结。
所述的含定向扩散结的肖特基器件,所述的台面凸点P型区为硼杂质注入后经过高温扩散形成,所述的台面凸点P型区结深比所述的肖特基势垒区的台面凹面深度深,但低于所述的P+环的结深,所述的台面凸点P型区的硼浓度从上向下逐渐降低,且在同水平线方向上,表面浓度低于体内浓度,呈倒置的“小蘑菇”状;所述的肖特基势垒区为所述的外延层刻蚀形成的台面凹面,凹面表面浓度与所述的外延层的掺杂浓度相同。
有益效果:
1.本实用新型在重掺杂的N型硅单晶片上,采用CVD技术外延生长一层低浓度的N-外延层,通过热氧化在外延层上表面形成薄氧化层,经过第一次光刻、腐蚀工步,将P+环安装的区域刻开,进行第一次注入硼杂质,硼杂质可透过薄氧化层厚度注入到N-外延层硅体内,经过高温推结形成终端保护P+环;再进行第二次光刻,将终端区用光刻胶阻挡后,进行第二次硼杂质注入,硼杂质大面积注入到内部源区的外延层硅体内;去除光刻胶后,再进行第三次光刻,将台面凹面区域刻开,经过湿法腐蚀去除氧化层后,再进行硅腐蚀,形成台面凹面和台面凸点,硅腐蚀的台面凹面深度比第二次硼杂质注入的深度要深;高温氧化、推结同时进行,在腐蚀的台面表面生长厚的氧化层,并在终端形成厚的氧化层,台面凸点P型区硼推结的结深要大于台面凹面的深度,形成台面凸点P型区;使用第二次光刻用的光刻版进行第四次光刻,将内部源区刻开,经过湿法腐蚀,将内部源区的台面凹面、台面凸点的表面的氧化层全部腐蚀去除;通过溅射势垒金属,经过势垒金属合金,在台面凸点P型区间形成肖特基势垒结,再在表面进行金属蒸发形成金属层,经过金属层光刻、腐蚀,形成正面阳极金属层及边缘金属场板;将硅单晶基片底部减薄,再进行背面金属蒸镀形成阴极金属层,整个肖特基器件结构形成。
本实用新型在传统的JBS肖特基制造流程上进行整合优化,增加硅腐蚀工步,形成台面凸点及台面凹面,由于腐蚀存在侧向腐蚀的性质及热氧化消耗硅本体的特点,台面凸点区比光刻机极限能力刻出的尺寸还要小,克服加工厂的光刻机的能力瓶颈;另外在推结前进行的硅腐蚀,使得硼杂质掺杂源只在台面凸点中存在,在推结过程同时进行热氧化,由于热氧化存在吸硼排磷的性质,使得台面凸点P型区体内的硼浓度在同水平线方向上,台面凸点P型区的表面硼浓度低于体内浓度的效果,浓度决定扩散速度,因此推结体现出横向扩散短,而纵向扩散的深,台面凸点P型区呈现倒置的“小蘑菇”型,这正是JBS肖特基器件需要的结构。此结构可降低P型区所占用的肖特基势垒区面积,进而在同等面积下,具有低的正向饱和压降,可提高本实用新型的肖特基器件的参数性能,可提升竞争优势。
附图说明:
附图1是本实用新型的结构示意图。
附图2为本实用新型的肖特基器件的台面凸点P型区的掺杂浓度分布图;
附图3为采用本实用新型的肖特基器件反向V-I曲线与传统JBS肖特基器件比较图;
附图4为采用本实用新型的肖特基器件正向I-V曲线与传统JBS肖特基器件比较图。
具体实施方式:
实施例1:
一种含定向扩散结的肖特基器件,其组成包括:硅单晶基片,所述的硅单晶基片上具有外延层,所述的外延层上设置有肖特基势垒区,所述的肖特基势垒区与一组台面凸点P型区配合,所述的肖特基势垒区上部装有阳极金属层,所述的阳极金属层两侧设置有金属场板,所述的阳极金属层两侧与厚氧化层连接,所述的厚氧化层下部装有P+环,所述的硅单晶基片下部装有阴极金属层。
实施例2:
根据实施例1所述的含定向扩散结的肖特基器件,所述的硅单晶基片为重掺杂的N型硅单晶基片,所述的外延层为低掺杂的N-外延层,所述的肖特基势垒区设置有台面凹面,所述的台面凸点P型区和所述的肖特基势垒区共同形成整流结。
实施例3:
根据实施例1或2所述的含定向扩散结的肖特基器件,所述的台面凸点P型区为硼杂质注入后经过高温扩散形成,所述的台面凸点P型区结深比所述的肖特基势垒区的台面凹面深度深,但低于所述的P+环的结深,所述的台面凸点P型区的硼浓度从上向下逐渐降低,且在同水平线方向上,表面浓度低于体内浓度,呈倒置的“小蘑菇”状;所述的肖特基势垒区为所述的外延层刻蚀形成的台面凹面,凹面表面浓度与所述的外延层的掺杂浓度相同。
实施例4:
一种利用实施例1或2或3所述的含定向扩散结的肖特基器件的制造方法,在重掺杂的N型硅单晶片上,采用CVD技术外延生长一层低浓度的N-外延层,通过热氧化在外延层上表面形成薄氧化层,经过第一次光刻、腐蚀工步,将P+环安装的区域刻开,进行第一次注入硼杂质,硼杂质可透过薄氧化层厚度注入到N-外延层硅体内,经过高温推结形成终端保护P+环;再进行第二次光刻,将终端区用光刻胶阻挡后,进行第二次硼杂质注入,硼杂质大面积注入到内部源区的外延层硅体内;去除光刻胶后,再进行第三次光刻,将台面凹面区域刻开,经过湿法腐蚀去除氧化层后,再进行硅腐蚀,形成台面凹面和台面凸点,硅腐蚀的台面凹面深度比第二次硼杂质注入的深度要深;高温氧化、推结同时进行,在腐蚀的台面表面生长厚的氧化层,并在终端形成厚的氧化层,台面凸点P型区硼推结的结深要大于台面凹面的深度,形成台面凸点P型区;使用第二次光刻用的光刻版进行第四次光刻,将内部源区刻开,经过湿法腐蚀,将内部源区的台面凹面、台面凸点的表面的氧化层全部腐蚀去除;通过溅射势垒金属,经过势垒金属合金,在台面凸点P型区间形成肖特基势垒结,再在表面进行金属蒸发形成金属层,经过金属层光刻、腐蚀,形成正面阳极金属层及边缘金属场板;将硅单晶基片底部减薄,再进行背面金属蒸镀形成阴极金属层,整个肖特基器件结构形成。
实施例5:
根据实施例1-4所述的含定向扩散结的肖特基器件,其特征是:附图2中的30曲线为硼注入后硼杂质的分布边缘,呈直线,台面凸点边缘与中心硼离子浓度相同、深度相同;而31曲线、32曲线、33曲线、34曲线为随推结时间增加,台面凸点的P型区的硼杂质边界分布;随着推结时间的增加,台面凸点的中心与边缘的推结深度相差越来越大,且当结深超过台面凹面后,横向扩散的长度也低于纵向的扩散深度,形成倒置的“小蘑菇”形状,这比同等情况下的常规JBS肖特基器件的P型岛区的横向扩散长度小;附图3示出了管芯尺寸同为55mil、钛金属为势垒金属的150V肖特基产品,采用本实用新型的一种含定向扩散结的肖特基器件与传统JBS肖特基器件及传统普通肖特基器件的反向V-I曲线的比较图;该图为图示仪测试的反向V-I曲线,使用本实用新型的肖特基器件反向击穿曲线23与传统JBS肖特基器件反向击穿曲线24及传统普通肖特基器件反向击穿曲线25的测试曲线图比较;其中,传统普通肖特基的反向漏电流IR随方向击穿电压VR的增加而快速增加,且增加幅度逐渐增加;而本实用新型的肖特基器件反向漏电IR与传统的JBS肖特基器件,反向漏电流IR随反向电压VR的增加而缓慢增加,呈现饱和趋势,两者在数值上相当;采用本实用新型的肖特基器件反向特性与传统JBS肖特基器件反向性能无明显差异,两者较传统普通肖特基器件的反向漏电流IR要低;图4示出了使用相同版图尺寸为55mil、钛金属为势垒金属的150V肖特基产品,采用本实用新型的一种含定向扩散结的肖特基器件与传统JBS肖特基器件正向I-V曲线比较图;该图为图示仪测试的正向I-V曲线,使用本实用新型的肖特基器件正向导通曲线21与传统JBS肖特基器件正向导通曲线22的测试曲线比较图,本实用新型的肖特基势垒器件正向饱和压降VF比传统的JBS肖特基器件正向饱和压降VF低,约低9%,在IF=2A时,本实用新型的肖特基器件正向饱和压降VF比传统的JBS肖特基器件正向饱和压降VF低52mV;采用本实用新型的肖特基器件VF性能存在明显竞争优势。
Claims (3)
1.一种含定向扩散结的肖特基器件,其组成包括:硅单晶基片,其特征是:所述的硅单晶基片上具有外延层,所述的外延层上设置有肖特基势垒区,所述的肖特基势垒区与一组台面凸点P型区配合,所述的肖特基势垒区上部装有阳极金属层,所述的阳极金属层两侧设置有金属场板,所述的阳极金属层两侧与厚氧化层连接,所述的厚氧化层下部装有P+环,所述的硅单晶基片下部装有阴极金属层。
2.根据权利要求1所述的含定向扩散结的肖特基器件,其特征是:所述的硅单晶基片为重掺杂的N型硅单晶基片,所述的外延层为低掺杂的N-外延层,所述的肖特基势垒区设置有台面凹面,所述的台面凸点P型区和所述的肖特基势垒区共同形成整流结。
3.根据权利要求1所述的含定向扩散结的肖特基器件,其特征是:所述的台面凸点P型区为硼杂质注入后经过高温扩散形成,所述的台面凸点P型区结深比所述的肖特基势垒区的台面凹面深度深,但低于所述的P+环的结深,所述的台面凸点P型区的硼浓度从上向下逐渐降低,且在同水平线方向上,表面浓度低于体内浓度,呈倒置的“小蘑菇”状;所述的肖特基势垒区为所述的外延层刻蚀形成的台面凹面,凹面表面浓度与所述的外延层的掺杂浓度相同。
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