EP3268991A1 - Improved semiconductor assembly comprising a schottky diode - Google Patents

Improved semiconductor assembly comprising a schottky diode

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EP3268991A1
EP3268991A1 EP16726576.8A EP16726576A EP3268991A1 EP 3268991 A1 EP3268991 A1 EP 3268991A1 EP 16726576 A EP16726576 A EP 16726576A EP 3268991 A1 EP3268991 A1 EP 3268991A1
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EP
European Patent Office
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region
diffusion
conductivity type
doped
epitaxial
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16726576.8A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Reschke
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Diotec Semiconductor AG
Original Assignee
Diotec Semiconductor AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Diotec Semiconductor AG filed Critical Diotec Semiconductor AG
Publication of EP3268991A1 publication Critical patent/EP3268991A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Line type can be arranged.
  • an optimized Schottky diode with reduced sheet resistance can be provided.
  • the corresponding Schottky diode can be made of a smaller size. Applications of such Schottky diodes can be extended thereby.
  • the invention also provides a Schottky diode comprising contact metallizations, a Schottky barrier, an n (+) substrate, a graded epitaxial region, a constant
  • FIG. 7 Schematic sectional view of FIG. 6 after
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of an embodiment of a Schottky diode according to the invention, produced in accordance with the process steps shown in FIGS. 5 to 10
  • Fig. 1 is an embodiment of the invention
  • Epitaxial substrate 7 not reached. Thus, there is no p, (n +) transition but a grad n, p transition 9.
  • the oxide 105 In the following photo step, the oxide 105 or
  • Epitaxy region 103 (gradient about 3.5 ⁇ 10EXP19 / pm) has a layer thickness of about 2 ⁇ m.

Abstract

The invention relates to a semiconductor assembly (12) having a Schottky diode and comprising a guard ring structure, an epitaxial layer (4) and an epitaxial substrate (7). The diode has a diffusion region (31) of the second conductivity type, which region forms a graduated n, p junction with a concentration gradient of a simultaneously diffusing higher-doped layer of the first conductivity type.

Description

"Verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode" "Improved Schottky diode semiconductor device"
Die Erfindung betrifft eine verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode, die unter Beibehaltung der elektrischen Daten, eine erhöhte Stromdichte gegenüber bekannten The invention relates to an improved semiconductor device with a Schottky diode, which, while maintaining the electrical data, an increased current density over known
technischen Lösungen aufweist und mit geringem Aufwand has technical solutions and with little effort
produzierbar ist. is producible.
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der US 4 206 540 AI, Semiconductor arrangements with Schottky diodes are known from the prior art, for example from US 4 206 540 A1,
hinlänglich bekannt. Dabei handelt es sich allgemein um well known. These are generally about
Halbleiterbauelemente, die einen Metall-Halbleiter-Übergang als Grundstruktur aufweisen und deren grundsätzliche Semiconductor devices having a metal-semiconductor junction as a basic structure and their fundamental
elektronische Eigenschaften durch diesen Übergang bestimmt sind . electronic properties are determined by this transition.
Im Gegensatz zu ebenfalls gemeinhin bekannten pn-Dioden weisen Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden diesen gegenüber geringere Schleusenspannungen auf. Weiterhin sind im In contrast to pn diodes, which are also commonly known, semiconductor arrangements with Schottky diodes have lower shunt voltages compared to these. Furthermore, in the
Allgemeinen aufgrund ausgeprägter Sperrbereiche die In general due to pronounced blocking areas the
erreichbaren Durchbruchspannungen bei solchen achievable breakdown voltages in such
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden erheblich niedriger als bei pn-Dioden. Üblicherweise wird zur Verbesserung des Durchbruchverhaltens ein Schutzring (engl, „guard ring") in die Epitaxieschicht eindiffundiert. Ein solcher Schutzring ist beispielsweise in der DE 199 39 484 AI offenbart. In aller Regel wird zum Erreichen einer verbesserten Stromergiebigkeit die für die Herstellung des Schottky- ontaktes erforderliche schwächer dotierte Halbleiterschicht einer ersten Dotierung bzw. eines ersten Leitungstyps auf ein hochdotiertes bzw. höher dotiertes Substrat mit gleicher Semiconductor devices with Schottky diodes significantly lower than pn diodes. Usually, a guard ring is diffused into the epitaxial layer in order to improve the breakdown behavior, Such a guard ring is disclosed, for example, in DE 199 39 484 A1. In general, to achieve an improved current yield, the less doped semiconductor layer of a first doping or of a first conductivity type required for the production of the Schottky clock on a highly doped or more highly doped substrate with the same
Dotierung bzw. vom gleichen Leitungstyp aufgebracht. Doping or applied by the same conductivity type.
In herkömmlicher Weise erfolgt eine Begrenzung der maximalen Spannungsbelastung durch den Einbau eines zum Schottky- Übergang parallel liegenden pn-Überganges, der durch Diffusion eines Gebietes vom zweiten Dotierungstyp bzw. zweiten In a conventional manner, a limitation of the maximum voltage load is achieved by the incorporation of a parallel to the Schottky junction pn junction, by diffusion of a region of the second doping type or second
Leitungstyps erfolgt und der den Schottky-Kontakt ringförmig umgibt . Conduction type occurs and surrounds the Schottky contact annular.
Nachteilig ist hierbei jedoch, dass beim Anlegen einer Revers- surge-Spannung, welche den abgesicherten Spannungsbereich überschreitet eine Zerstörung der Diode möglich ist. The disadvantage here, however, that when creating a reverse surge voltage, which exceeds the safe voltage range destruction of the diode is possible.
Hierzu ist aus dem Stand der Technik der US 6 177 712 bekannt, dass ein schwach dotierter Schutzring eines zweiten For this purpose, it is known from the prior art of US 6,177,712 that a weakly doped guard ring of a second
Leitungstyps zur Aufweitung des elektrischen Feldes im Conduction type for widening the electric field in the
kritischen Bereich beiträgt, wodurch der Durchbruch später erfolgt . critical area, causing the breakthrough later.
Die DE 10 2009 056 603 AI und die DE 10 2009 018 971 AI nehmen sich dieser genannten Problematik an und beschreiben DE 10 2009 056 603 A1 and DE 10 2009 018 971 AI address these problems mentioned and describe
Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden, welche verbesserte Reversstromfestigkeiten aufweisen. Dabei findet insbesondere ein vertikaler p, n(+) Übergang von einem Schutzring vom zweiten Leitungstyp durch die Epitaxieschicht des ersten Schottky diode semiconductor devices having improved reverse current strengths. In particular, a vertical p, n (+) transition from a guard ring of the second conductivity type through the epitaxial layer of the first takes place
Leitungstyps in ein höher dotiertes Epitaxiesubstrat vom ersten Leitungstyp, statt. Hierbei erfolgt die Ausbreitung der Raumladungszone in vertikaler Richtung aufgrund eines quasilinearen Übergangs primär in ein p Gebiet, entsprechend einem Gebiet vom zweiten Leitungstyp. Line type in a higher doped epitaxial substrate of the first conductivity type, instead. In this case, the propagation of the space charge zone takes place in the vertical direction due to a quasi-linear transition primarily into a p region, corresponding to a region of the second conductivity type.
Weiterhin wird in dem Schutzring oberflächennah eine höher dotierte Anreicherungsschicht vom zweiten Leitungstyp,, entsprechend einem p(+) Gebiet, implantiert, um ein laterales Eindringen der Raumladungszone in das Gebiet vom zweiten Furthermore, in the guard ring near the surface, a more highly doped enrichment layer of the second conductivity type ,, corresponding to a p (+) region, implanted to a lateral penetration of the space charge zone in the area of the second
Leitungstyp, entsprechend p, zu begrenzen. Line type, according to p, to limit.
Hierzu wird bei der DE 10 2009 056 603 AI ein für die p(+) Implantation erforderliches Bremsoxid eingesetzt, wodurch das Aufbringen einer LTO/CVD-Schicht entfällt. For this purpose, DE 10 2009 056 603 A1 uses a brake oxide which is required for the p (+) implantation, whereby the application of an LTO / CVD layer is omitted.
Bei der DE 10 2009 018 971 AI wird das elektrische Feld im näheren Oberflächenbereich des diffundierten Gebietes mittels eines Linearisierungsringes aufgeweitet. Dieses zusätzlich eingebrachte Gebiet kann zu einer besseren In DE 10 2009 018 971 A1, the electric field in the nearer surface region of the diffused region is widened by means of a linearization ring. This additional introduced area can be a better
Potentialhomogenisierung in dem Schutzring mit einer oberhalb des Linearisierungsringes angeordneten Metallschicht verbunden werden, wodurch aufgrund einer Äquilinearisierung des  Potential homogenization in the guard ring are connected to a metal layer disposed above the linearization ring, whereby due to equilinearization of the
elektrischen Feldes entlang des Gebietes vom zweiten electric field along the area of the second
Leitungstyp eine Erhöhung der Stoßstromfestigkeit im Line type an increase of the surge current resistance in the
Reversbetrieb erreicht wird. Reverse operation is achieved.
Einerseits weist dieser Stand der Technik jedoch den Nachteil auf, dass die Bauformen der genannten Halbleiteranordnungen mit Schottky-Dioden entweder spezielle und damit einhergehend wirtschaftlich aufwändige Bearbeitungsschritte erfordern, soll eine erhöhte Reversstromfestigkeit bei gleichzeitiger On the one hand, this prior art, however, has the disadvantage that the designs of the aforementioned semiconductor arrangements with Schottky diodes require either special and consequently economically complex processing steps, an increased reverse-current with simultaneous
Minimierung des Vorwärtsspannungsabfalls erreicht werden. Minimization of the forward voltage drop can be achieved.
Andererseits liegen bei diesen Konstruktionen geringere On the other hand, these designs are lower
Stromdichten vor, so dass die Bauform entsprechend höher ausfällt, woraus entsprechend höhere Herstellungskosten reduzieren . Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode Current densities, so that the design is correspondingly higher, resulting in correspondingly lower production costs. The invention is therefore based on the object, an improved semiconductor device with Schottky diode
bereitzustellen, welche eine erhöhte Stromdichte und to provide an increased current density and
reduzierte Restströme im Sperrbetrieb aufweist und has reduced residual currents in the blocking mode and
kostengünstig und kompakt herstellbar ist. inexpensive and compact to produce.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in eine This problem is solved in that in a
Halbleiteranordnung mit einer Schottky-Diode, umfassend eine Schutzringstruktur, eine Epitaxieschicht und ein A semiconductor device having a Schottky diode comprising a guard ring structure, an epitaxial layer and a
Epitaxiesubstrat, ein Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp mit einem Konzentrationsgradienten ausgebildet ist, das mit einer simultan diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen grad n, p Übergang bildet. Epitaxiesubstrat, a diffusion region of the second conductivity type is formed with a concentration gradient that forms a grad n, p junction with a simultaneously diffusing higher doped layer of the first conductivity type.
Dies führt zu einer Anhebung der Konzentration im This leads to an increase in concentration in the
Epitaxiegebiet, einem positiven Konzentrationsgradienten in Richtung des Epitaxiesubstrates und damit einhergehend einer Verringerung des effektiven Bahnwiderstandes. Weiterhin wird die Eindringtiefe des Gebiets vom zweiten Leitungstyp Epitaxial region, a positive concentration gradient in the direction of the epitaxial substrate and, thus, a reduction in the effective resistance of the web. Furthermore, the penetration depth of the region becomes of the second conductivity type
verringert und ein Ausbreiten der Raumladungszone erfolgt aufgeteilt in das Gebiet vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p, und ein höher dotiertes graduiertes Gebiet vom ersten is reduced and spread of the space charge zone is divided into the region of the second conductivity type, corresponding to p, and a higher doped graduated region from the first
Leitungstyp, entsprechend grad n. Line type, according to degree n.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass in das Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp 31 ein hochdotiertes Gebiet 8 oberflächennah ausgebildet ist, wobei die laterale Dimensionierung des hochdotierten Gebiets 8 derart ausgebildet ist, dass laterale Begrenzungen der Ausbreitung einer An advantageous embodiment may provide that in the diffusion region of the second conductivity type 31, a highly doped region 8 is formed close to the surface, wherein the lateral dimensioning of the heavily doped region 8 is formed such that lateral boundaries of the propagation of a
Verarmungszone ausgeschlossen werden. Depletion zone are excluded.
Es kommt somit nicht zu Begrenzungen der Ausbreitung der  There are thus no limitations on the spread of
Verarmungszone in ein Gebiet vom zweiten Leitungstyp, Depletion zone into a region of the second conductivity type,
entsprechend p. Eine maximale Ausbreitung der Verarmungszone in ein höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p(+), wird unterbunden. Differenzen zwischen lateraler und vertikaler Diffusion werden durch die according to p. Maximum propagation of the depletion zone into a higher doped region of the second conductivity type, according to p (+), it is suppressed. Differences between lateral and vertical diffusion are determined by the
Konstruktion des hochdotierten Gebiets vom zweiten Construction of the heavily doped area of the second
Leitungstyp, entsprechend p(+), ausgeglichen. Line type, equal to p (+), balanced.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Feldring derart außerhalb konzentrisch zu dem Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, dass ein vertikaler Abstand zwischen dem Feldring und dem Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp größer ist als eine aus konstanter Furthermore, provision may be made for a field ring to be arranged outside the concentric region of the second conductivity type such that a vertical distance between the field ring and the diffusion region of the second conductivity type is greater than one of constant
Restschichtdicke der Epitaxieschicht und Schichtdicke des graduierten Gebietes zusammengesetzter Schichtdicke. Residual layer thickness of the epitaxial layer and layer thickness of the graduated area of composite layer thickness.
Es kann zudem vorgesehen sein, dass ein lateraler Querschnitt A der Struktur n, p, p(+), p, n und/oder ein vertikaler It can also be provided that a lateral cross section A of the structure n, p, p (+), p, n and / or a vertical
Querschnitt B der Struktur p(+), p, n, grad n, n(+) vorliegt. Cross-section B of the structure p (+), p, n, grad n, n (+) is present.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorsehen, dass in einem höher dotierten Gebiet vom zweiten Leitungstyp ein weiteres noch höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist. In dessen Folge kann vorgesehen sein, dass ein lateraler Querschnitt A der Struktur n, p, p(+), p(++), p(+), p, n und/oder ein vertikaler Querschnitt B der Struktur p(++), p(+)/ f grad n, n(+) vorliegt. A development of the invention may additionally provide that in a more highly doped region of the second conductivity type, a further, even more highly doped region of the second conductivity type is arranged. As a result, it can be provided that a lateral cross-section A of the structure n, p, p (+), p (++), p (+), p, n and / or a vertical cross-section B of the structure p (++ ), p (+) / f grad n, n (+).
Im Weiteren kann die Erfindung derart dargestellt werden, dass eine Halbleiteranordnung eine Schottky-Diode umfasst, die ein Gebiet vom ersten Leitungstyp, ein höher dotiertes Gebiet vom ersten Leitungstyp und wenigstens ein Gebiet vom zweiten Furthermore, the invention may be represented such that a semiconductor device comprises a Schottky diode having a region of the first conductivity type, a higher doped region of the first conductivity type and at least one region of the second
Leitungstyp umfasst, in dem ein höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, das Gebiet vom zweiten Leitungstyp zumindest teilweise innerhalb des Gebietes vom ersten Leitungstyp und eines Übergangsgebietes vom ersten Leitungstyp zwischen dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp angeordnet ist, wobei das Übergangsgebiet einen Konzentrationsgradienten aufweist . A conductivity type in which a higher doped region of the second conductivity type is arranged, the region of the second conductivity type at least partially within the region of the first conductivity type and a junction region of the first conductivity type between the region of the first conductivity type and is arranged higher doped region of the first conductivity type, wherein the transition region has a concentration gradient.
Das Gebiet vom ersten Leitungstyp kann als Epitaxieschicht ausgestaltet sein und insbesondere als n-Epitaxieschicht . Das höher dotierte Gebiet vom ersten Leitungstyp kann als The region of the first conductivity type may be configured as an epitaxial layer and in particular as an n-epitaxial layer. The higher doped region of the first conductivity type may be referred to as
Epitaxiesubstrat ausgestaltet sein. Das Gebiet vom zweiten Leitungstyp kann als Diffusionsgebiet ausgestaltet sein. Epitaxy substrate be configured. The region of the second conductivity type may be configured as a diffusion region.
In allen Fällen sieht die Erfindung auch vor, dass erster und zweiter Leitungstyp entsprechend umgekehrt verwendet werden können. Ebenso kann das Übergangsgebiet als graduiertes Gebiet ausgebildet sein. In all cases, the invention also provides that first and second conductivity type can be reversed accordingly. Likewise, the transition area may be formed as a graduated area.
Das Diffusionsgebiet vom zweiten Leitungstyp kann mit einem Konzentrationsgradienten einer simultan diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen n, p Übergang bilden und vorzugsweise einen grad n, p Übergang bilden. The diffusion region of the second conductivity type may form an n, p junction with a concentration gradient of a simultaneously diffusing higher doped layer of the first conductivity type, and preferably form a grad n, p junction.
Denkbar ist zudem, dass anstelle eines grad n, ein grad n(+), p Übergang gebildet wird. It is also conceivable that, instead of a degree n, a gradation n (+), p transition is formed.
Weiterhin kann das Gebiet vom zweiten Leitungstyp kontaktfrei zu dem höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp Furthermore, the region of the second conductivity type may be non-contact with the higher-doped region of the first conductivity type
angeordnet sein. Im Sinne der Erfindung kann das Gebiet vom zweiten Leitungstyp überwiegend im Gebiet vom ersten be arranged. For the purposes of the invention, the region of the second conductivity type predominantly in the region of the first
Leitungstyp angeordnet sein. Line type can be arranged.
Weiterhin kann die Erfindung vorsehen, dass zumindest in einem Teilbereich des Gebiets vom ersten Leitungstyp zumindest ein Feldring angeordnet ist. Vorteilhaft kann der zumindest eine Feldring konzentrisch zu dem wenigstens einen Gebiet zweiten Leitungstyps angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist zudem, wenn der zumindest eine Furthermore, the invention can provide that at least one field ring is arranged at least in a partial region of the region of the first conductivity type. Advantageously, the at least one field ring may be arranged concentrically to the at least one region of the second conductivity type. It is also particularly advantageous if the at least one
Feldring vom zweiten Leitungstyp in einem Abstand zu dem zumindest einen Gebiet vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, der größer oder gleich einer Schichtdicke des Gebiets vom ersten Leitungstyp ist und/oder größer oder gleich einer zusammengesetzten Schichtdicke aus Gebiet vom ersten Field ring of the second conductivity type is arranged at a distance to the at least one region of the second conductivity type, which is greater than or equal to a layer thickness of the region of the first conductivity type and / or greater than or equal to a composite layer thickness of area of the first
Leitungstyp und Schichtdicke vom Übergangsgebiet. Die Conduction type and layer thickness of the transition area. The
Erfindung kann vorsehen, dass das Gebiet vom ersten Invention may provide that the area from the first
Leitungstyp eine im Vergleich zum höher dotierten Gebiet vom ersten Leitungstyp gleiche oder größere Schichtdicke aufweist Line type has a same or greater layer thickness compared to the higher doped region of the first conductivity type
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Halbleiteranordnung kann vorsehen, dass die effektive Epitaxieschichtdicke An inventive configuration of the semiconductor device may provide that the effective epitaxial layer thickness
zwischen l-10pm beträgt. between l-10pm.
In einer Ausgestaltung weist die Halbleiteranordnung bei einer effektiven Epitaxieschichtdicke von 2 pm und einem spez. In one embodiment, the semiconductor device with an effective epitaxial layer thickness of 2 pm and a spec.
Widerstand der Epitaxieschicht von 1 Ohmcm einen Resistance of epitaxial layer of 1 ohmcm one
Bahnwiderstand von 20 bis 30 mOhm mm2 inklusive der Verluste in einem ca. 300pm/3mOhmcm Substrat auf. Bei veränderten Sheet resistance of 20 to 30 mOhm mm2 including the losses in a ca. 300pm / 3mOhmcm substrate. When changed
Epitaxieschichtdicken können sich die differentiellen Epitaxial layer thicknesses can be the differential
Widerstände entsprechend verändern. Change resistors accordingly.
Die Erfindung kann auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einer Schottky-Diode vorsehen, die einen n, p Übergang und vorzugsweise einen grad n, p Übergang aufweist, vorsehen, bei dem zwischen einem Gebiet vom ersten Leitungstyp und einem höher dotierten Gebiet vom ersten The invention may also provide a method of fabricating a semiconductor device having a Schottky diode having an n, p junction, and preferably a grad n, p junction, in which between a region of the first conductivity type and a more highly doped region of the first
Leitungstyp ein Übergangsgebiet vom ersten Leitungstyp mit einem Konzentrationsgradienten eingebracht wird. Line type, a transition region of the first conductivity type is introduced with a concentration gradient.
Die Erfindung kann weiterhin ein Verfahren vorsehen, bei dem zur Bildung einer Schutzringstruktur ein Diffusionsgebiet vom zweiten Dotierungstyp in ein homogen dotiertes Gebiet bis zu einem in der Konzentration graduierten Gebiet eines ersten Leitungstyps auf einem hochkonzentrierten Epitaxiesubstrat vom ersten Leitungstyp eingebracht wird. The invention may further provide a method in which, to form a guard ring structure, a diffusion region of the second doping type in a homogeneously doped region up to a concentration-graded region of a first conductivity type is introduced on a high-concentration epitaxial substrate of the first conductivity type.
Vorteilhaft kann bei dem Verfahren wenigstens ein Feldring in zumindest ein Gebiet ersten Leitungstyps eingebracht werden. Der zumindest eine Feldring kann bevorzugt konzentrisch und besonders bevorzugt außerhalb konzentrisch zu einem Schutzring und/oder einem Gebiet vom zweiten Leitungstyp eingebracht werden, derart, dass ein Abstand zwischen Schutzring und/oder Gebiet vom zweiten Leitungstyp und Feldring größer ist als die Schichtdicke des Gebietes vom ersten Leitungstyp oder der Gesamtschichtdicke aus dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem Gebiet vom ersten Leitungstyp und dem Übergangsbereich. Alle vorgenannten Merkmale, insbesondere die vorteilhaften Ausführungen werden erfindungsgemäß beansprucht und tragen zur Optimierung der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bei. Advantageously, in the method, at least one field ring can be introduced into at least one region of the first conductivity type. The at least one field ring may be preferably concentric and more preferably outside concentric with a guard ring and / or a second conductivity type region such that a distance between guard ring and / or second conductivity type region and field ring is greater than the layer thickness of the region of first conductivity type or the total layer thickness of the first conductivity type region and the first conductivity type region and the junction region. All of the aforementioned features, in particular the advantageous embodiments are claimed according to the invention and contribute to the optimization of the solution of the object according to the invention.
Die Erfindung sieht zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode vor, wobei in einem ersten Prozessschritt eine Oxidation des Epitaxiewafers , der als Ausgangsprodukt The invention also provides a method for producing a Schottky diode, wherein, in a first process step, an oxidation of the epitaxial wafer serving as the starting product
eingesetzt wird, zur Vorbereitung auf den fotolithographischen Prozess und zur Passivierung vor nachfolgenden is used in preparation for the photolithographic process and passivation before subsequent
Hochtemperaturschritten erfolgt. High temperature steps takes place.
Es findet hierbei eine Verringerung der Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,5 μπι auf etwa 0,3 μιη statt . In this case, there is a reduction in the layer thickness of the epitaxial growth region doped from about 0.5 μm to about 0.3 μm.
Im nachfolgenden Fotoschritt wird das Oxidfenster zur In the following photo step, the oxide window becomes
Implantation vor Bor geöffnet und ein dünnes Oxid vor der Implantation erzeugt. Hierbei ist wesentlich, dass erheblich geringere Implantation opened in front of boron and a thin oxide generated before implantation. Here it is essential that considerably lower
Implantationskonzentrationen von einer Dosis von etwa Implantation concentrations of a dose of about
3*10EXP13/pm bei einer Energie von 50keV verwendet werden. 3 * 10EXP13 / pm can be used at an energy of 50keV.
Mit der Diffusion des Bors und der Herausbildung eines p, grad n Überganges kommt es zu einer weiteren Verringerung des konstant dotierten Restgebietes auf etwa 0,1 pm bedingt durch zusätzliche Diffusion des Gradienten in Richtung Oberfläche ausgehend vom Substrat. With the diffusion of boron and the formation of a p, grad n transition, there is a further reduction of the constantly doped residual region to about 0.1 pm due to additional diffusion of the gradient in the direction of the surface starting from the substrate.
Im simultanen Diffusionsprozess kommt es sowohl zu einer In the simultaneous diffusion process, both a
Diffusion des Bors durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet. Diffusion of the boron through the constantly doped epitaxial region as well as into the graduated epitaxial region.
Gleichzeitig kommt es zu einer simultanen Diffusion der Träger aus dem Substrat in der der Bordiffusion entgegengesetzten Richtung . At the same time there is a simultaneous diffusion of the carrier from the substrate in the direction opposite to the boron diffusion.
Weiterhin kommt es zu einer vertikalen Diffusion der Furthermore, there is a vertical diffusion of
Konzentrationsunterschiede (Gradient) im Bahngebiet in Concentration differences (gradient) in the railway area in
Richtung des konstant dotierten Epitaxiegebietes und Direction of the constantly doped epitaxial region and
verringert dieses auf etwa 0,1 m. reduces this to about 0.1 m.
Es schließt sich ein zusätzlicher Fotoschritt mit This is followed by an additional photo step
Borimplantation an, der eine oberflächennahe p(+) Anhebung der Borkonzentration erwirkt. Daran anschließende Aktivierung der Träger erfolgt durch einen kurzzeitigen Temperaturschritt. Boron implantation, which causes a near-surface p (+) increase in Borkonzentration. Subsequent activation of the carrier takes place by a brief temperature step.
Nachfolgend wird mittels Fotoschritt das Kontaktgebiet des Schottky Bereichs geöffnet. Es folgen Metallisierungsschritte zur Erstellung der Schottkybarriere und zur Subsequently, the contact area of the Schottky area is opened by means of a photo step. Followed by metallization steps to create the Schottky barrier and
Kontaktmetallisierung . Die Erfindung sieht zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode vor, ausgehend von einem Ausgangsprodukt, das wenigstens ein n (+) -Substrat , ein graduiertes Epitaxiegebiet und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet umfasst. Contact metallization. The invention also provides a method for producing a Schottky diode, starting from a starting product comprising at least one n (+) substrate, a graded epitaxial region and a constant doped epitaxial region.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch The inventive method is characterized
gekennzeichnet, dass Bor eindiffundiert und ein grad n, p Übergang ausgebildet wird sowie vorzugsweise simultane characterized in that boron diffuses in and a grad n, p transition is formed and preferably simultaneously
Diffusionsprozesse erfolgen, Diffusion processes occur,
- wobei sowohl eine Diffusion von Bor durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte wherein both a diffusion of boron through the constantly doped epitaxial region and in the graduated
Epitaxiegebiet erfolgt;  Epitaxial region occurs;
- wobei eine vorzugsweise simultane Diffusion aus dem n(+)- Substrat in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet entgegengesetzt ist und  - wherein a preferably simultaneous diffusion from the n (+) - substrate takes place in a direction opposite to the diffusion of boron through both the constantly doped epitaxial region and in the graded epitaxial region and
- wobei eine vertikale Diffusion eines Gradienten im  where a vertical diffusion of a gradient in
Bahngebiet in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet als auch in das graduierte Epitaxiegebiet entgegengesetzt ist .  Track region occurs in a direction opposite to the diffusion of boron through both the constant doped epitaxial region and the graded epitaxial region.
Es kann somit eine optimierte Schottky-Diode mit reduziertem Bahnwiderstand bereitgestellt werden. Daraus resultiert, dass die entsprechende Schottky-Diode von geringerer Baugröße gefertigt sein kann. Anwendungsgebiete solcher Schottky-Dioden können dadurch ausgedehnt werden. Thus, an optimized Schottky diode with reduced sheet resistance can be provided. As a result, the corresponding Schottky diode can be made of a smaller size. Applications of such Schottky diodes can be extended thereby.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Schottky- Dioden mit reduziertem Bahnwiderstand sieht die Reduzierung des konstant dotierten Epitaxiegebietes in wenigstens zwei Schritten vor, wobei ein Schritt eine Oxidation und ein Schritt zumindest ein vorzugsweise simultaner The method according to the invention for the production of Schottky diodes with reduced sheet resistance provides for the reduction of the constantly doped epitaxial region in at least two steps, one step involving oxidation and one Step at least one preferably simultaneously
Diffusionsprozess ist. Diffusion process is.
Die Erfindung kann vorsehen, dass in einer ersten Verringerung die Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,5 μκι auf etwa 0,3 pm verringert wird und in einer zweiten Verringerung von etwa 0,3 pm auf etwa 0,1 pm The invention can provide that in a first reduction, the layer thickness of the epitaxial epitaxial region doped constant from about 0.5 μκι is reduced to about 0.3 pm and in a second reduction of about 0.3 pm to about 0.1 pm
verringert wird. is reduced.
Weiterhin wird eine Schottky-Diode beansprucht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Furthermore, a Schottky diode is claimed, which is produced by the process according to the invention.
Die Erfindung sieht auch eine Schottky-Diode vor, umfassend Kontaktmetallisierungen, eine Schottkybarriere, ein n(+) Substrat, ein graduiertes Epitaxiegebiet, ein konstant The invention also provides a Schottky diode comprising contact metallizations, a Schottky barrier, an n (+) substrate, a graded epitaxial region, a constant
dotiertes Epitaxiegebiet, ein Oxid, ein p(+) -Gebiet und ein p- Gebiet und ist dadurch gekennzeichnet, dass das konstant dotierte Epitaxiegebiet eine Schichtdicke von etwa 0,1 pm aufweist und das graduierte Epitaxiegebiet eine Schichtdicke von etwa 2 μητι aufweist. doped epitaxial region, an oxide, a p (+) region and a p-type region and is characterized in that the epitaxial epitaxial region doped constant has a layer thickness of about 0.1 pm and the graduated epitaxial region has a layer thickness of about 2 μητι.
Eine derartige erfindungsgemäße Schottky-Diode weist einen reduzierten Bahnwiderstand und eine entsprechend erhöhte Such a Schottky diode according to the invention has a reduced sheet resistance and a correspondingly increased
Stromdichte auf. Entsprechend kann die Baugröße einer solchen Schottky-Diode reduziert werden. Current density on. Accordingly, the size of such a Schottky diode can be reduced.
Beispielhaft und keineswegs hierauf beschränkend wird der charakteristische Bahnwiderstand der graduierten Schicht einer Schottky-Diode, die eine Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes von etwa 0,1 pm aufweist, im Fall der 40V Spannungsklasse auf etwa 15mOhm mm2 gesenkt. By way of example and in no way limiting thereto, the characteristic sheet resistance of the graduated layer of a Schottky diode, which has a layer thickness of the epitaxial epitaxial region of approximately 0.1 μm, is reduced to approximately 15mOhm mm 2 in the case of the 40V voltage class.
Zuzüglich des charakteristischen Widerstands des Substrates von etwa lOmOhm mm2 ergibt sich ein Gesamtwiderstand von etwa 25mOhm mm2, der eine Erhöhung der Stromdichte auf etwa 4A/mm2 ermöglicht . In addition to the characteristic resistance of the substrate of about 10mOhm mm 2 , a total resistance of about 25mOhm mm 2 , which allows the current density to increase to about 4A / mm 2 .
Die dominanten Restströme werden durch die Schottkybarriere und durch die Oberflächenkonzentration von etwa 0,1 pm The dominant residual currents are due to the Schottky barrier and the surface concentration of about 0.1 pm
bestimmt . certainly .
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. nach diesem Verfahren hergestellte Schottky-Dioden zeichnen sich in vorteilhafter Weise durch niedrigere Sperrströme mittels konstruktiver The inventive method or produced by this method Schottky diodes are characterized in an advantageous manner by lower reverse currents by means of constructive
Maßnahmen durch Profilierung des Konzentrationsverlaufs mit einem oberflächennahen Gebiet konstanter Konzentration von etwa und von etwa Ο,δμπι Dicke aus. Measures by profiling the concentration profile with a near-surface area of constant concentration of about and from about Ο, δμπι thickness.
Weitere Vorteile sind Erreichung höherer effektiver Other benefits include achieving higher effective
Stromdichten durch Verringerung des Bahnwiderstandes. Diese wird durch Einbringen eines Konzentrationsgradienten erreicht, welcher ausgehend vom Substrat mit einem Gradienten von etwa 3,5*10ΕΧΡ/μπι bis zum Erreichen des konstant dotierten Gebietes bei etwa 0,5pm verläuft. Die damit verbundene Reduktion des Bahnwiderstandes ermöglicht eine Erhöhung der Stromdichte zu Referenzbauelementen auf etwa 4A/mm2 Current densities by reducing the resistance of the web. This is achieved by introducing a concentration gradient, which proceeds from the substrate with a gradient of about 3.5 * 10ΕΧΡ / μπι until reaching the constant doped region at about 0.5pm. The associated reduction of the track resistance allows an increase of the current density to reference devices to about 4A / mm 2
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von The invention is based on
Ausführungsbeispielen gemäß nachfolgend beschriebenen Embodiments according to described below
Zeichnungen näher erläutert. Drawings explained in more detail.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 Schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Fig. 1 Schematic sectional view of the invention
Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode Fig. 2 Vergrößerte schematische Schnittansicht der Semiconductor arrangement with Schottky diode Fig. 2 enlarged schematic sectional view of
erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung mit Schottky- Diode  According to the invention semiconductor device with Schottky diode
Fig. 3 Vergrößerte schematische Schnittansicht einer Fig. 3 enlarged schematic sectional view of a
weiteren Ausführungsform  another embodiment
Fig. 4 Vergrößerte schematische Schnittansicht einer Fig. 4 enlarged schematic sectional view of a
weiteren Ausführungsform  another embodiment
Fig. 5 Schematische Schnittansicht eines Ausgangsproduktes zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schottky- Diode Fig. 5 Schematic sectional view of a starting product for the production of a Schottky diode according to the invention
Fig. 6 Schematische Schnittansicht des in Fig. 5 gezeigten 6 is a schematic sectional view of that shown in FIG
Ausgangsproduktes nach einem ersten Prozessschritt  Starting product after a first process step
Fig. 7 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 6 nach Fig. 7 Schematic sectional view of FIG. 6 after
weiteren Prozessschritten  further process steps
Fig. 8 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 7 nach Fig. 8 Schematic sectional view of FIG. 7 after
weiteren Prozessschritten  further process steps
Fig. 9 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 8 nach Fig. 9 Schematic sectional view of FIG. 8 after
weiteren Prozessschritten  further process steps
Fig. 10 Schematische Schnittansicht gemäß Fig. 9 nach Fig. 10 Schematic sectional view of FIG. 9 after
weiteren Prozessschritten  further process steps
Fig. 11 Schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode, hergestellt gemäß den in Fig. 5 bis Fig. 10 gezeigten Prozessschritten In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen 11 is a schematic sectional view of an embodiment of a Schottky diode according to the invention, produced in accordance with the process steps shown in FIGS. 5 to 10 In Fig. 1 is an embodiment of the invention
Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode dargestellt. Diese weist eine Metallisierung 1 und ein unterhalb der Semiconductor arrangement 12 shown with Schottky diode. This has a metallization 1 and below the
Metallisierung 1 angeordnetes Oxid 2 auf. Zusätzlich ist eine Barrieremetallschicht 5 vorgesehen. Unterhalb der Metallization 1 arranged oxide 2 on. In addition, a barrier metal layer 5 is provided. Below the
Barrieremetallschicht 5 sowie des Oxids 2 ist eine Barrier metal layer 5 and the oxide 2 is a
Epitaxieschicht 4 angeordnet. Die Epitaxieschicht 4 ist im Ausführungsbeispiel vom ersten Leitungstyp, als n Epitaxial layer 4 arranged. The epitaxial layer 4 is in the embodiment of the first conductivity type, as n
Epitaxieschicht ausgestaltet. Epitaxial layer designed.
Die Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode umfasst The Schottky diode semiconductor device 12 comprises
weiterhin ein hochdotiertes Epitaxiesubstrat 7 vom ersten Leitungstyp. Im Ausführungsbeispiel ist das hochdotierte furthermore a highly doped epitaxial substrate 7 of the first conductivity type. In the embodiment, the highly doped
Epitaxiesubstrat 7 als n( +) Epitaxiesubstrat ausgebildet. Epitaxy substrate 7 formed as an n (+) epitaxial substrate.
Die Halbleiteranordnung 12 mit Schottky-Diode weist zudem wenigstens ein Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp auf, das zudem als Schutzringstruktur ausgestaltet sein kann. Das Diffusionsgebiet 31 dringt vertikal in ein graduiertes Gebiet 6 ein, ohne die Diffusionsfront von n(+) aus dem The Schottky diode semiconductor device 12 also has at least one diffusion region 31 of the second conductivity type, which may also be configured as a guard ring structure. The diffusion region 31 penetrates vertically into a graded region 6, without the diffusion front of n (+) from the
Epitaxiesubstrat 7 zu erreichen. To reach epitaxial substrate 7.
Das graduierte Gebiet 6 ist im Ausführungsbeispiel Resultat eines dem Stand der Technik entsprechendes Stufenprofils des Epitaxieprozesses, dessen vertikale Diffusionskomponente zur Konzentrationsanhebung im Gebiet 4 und der Herausbildung des Endzustandes des Gebietes 6 führt, als auch Endpunkt der gegenläufigen Diffusion des Gebietes 31 durch Gebiet 4 in Gebiet 6. The graduated region 6 in the exemplary embodiment is the result of a prior art step profile of the epitaxy process whose vertical diffusion component leads to concentration elevation in region 4 and formation of end state of region 6, as well as endpoint of contraverse diffusion of region 31 through region 4 in region 6th
Das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp ist im The diffusion region 31 of the second conductivity type is in
Ausführungsbeispiel als p Gebiet ausgestaltet. Innerhalb des Diffusionsgebietes 31 ist ein höher dotiertes Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp, im Ausführungsbeispiel entsprechend p(+), derart eingebracht, dass das von der Barrieremetallschicht 5 überdeckte Gebiet der Epitaxieschicht 4 und des Embodiment designed as a p area. Within the diffusion region 31 is a higher doped region 8 of the second conductivity type, in the embodiment according to p (+), introduced such that the covered by the barrier metal layer 5 region of the epitaxial layer 4 and the
Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp leitend Diffusion region 31 of the second conductivity type conductive
verbunden sind. are connected.
Dieses höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp ist konstruktiv so ausgebildet, dass eine lateral in das This higher-doped region 8 of the second conductivity type is structurally designed such that a laterally into the
Diffusionsgebiet 31 eindringende Verarmungszone nicht durch das Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp begrenzt wird. Das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp ist oberflächennah im Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp angeordnet. Die Notwendigkeit des höher dotierten Gebietes 8 vom zweiten Diffusion region 31 penetrating depletion zone is not limited by the region 8 of the second conductivity type. The higher doped region 8 of the second conductivity type is located near the surface in the diffusion region 31 of the second conductivity type. The necessity of the higher-doped area 8 of the second
Leitungstyp ergibt sich insbesondere durch eine Vermeidung von parasitären Barrieren auf bzw. in dem demgegenüber niedriger dotierten Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp. Conduction type results in particular by avoiding parasitic barriers on or in contrast to the lower doped diffusion region 31 of the second conductivity type.
Eine Erhöhung der Stromdichte wird dadurch erreicht, dass ein Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp, derart angeordnet wird, dass es in ein simultan eindiffundierendes, höher dotiertes graduiertes Gebiet 6 vom ersten Leitungstyp An increase in the current density is achieved by arranging a diffusion region 31 of the second conductivity type, such that it forms into a simultaneously diffusing, more highly doped, first conductivity type, graduated region 6
eindringt, jedoch die Diffusionsfront von n(+) aus dem penetrates, but the diffusion front of n (+) from the
Epitaxiesubstrat 7 nicht erreicht. Somit liegt kein p, (n+) Übergang sondern ein grad n, p Übergang 9 vor. Ein Epitaxial substrate 7 not reached. Thus, there is no p, (n +) transition but a grad n, p transition 9. One
einstellbarer Konzentrationsgradient des graduierten Gebietes 6 erreicht bei der Simultandiffusion die Epitaxieschicht 4 und erhöht dessen Konzentration graduell, jedoch ohne dessen In the case of simultaneous diffusion, the adjustable concentration gradient of the graduated region 6 reaches the epitaxial layer 4 and increases its concentration gradually, but without it
Oberfläche zu erreichen. Reach the surface.
Sperrende Übergänge sind vertikal und lateral gerichtet. Der vertikale Übergang ist dabei vom Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp zum graduierten Gebiet 6 vom ersten Barrier transitions are directed vertically and laterally. The vertical transition is from the second conductivity type diffusion region 31 to the graded region 6 from the first
Leitungstyp gerichtet. Dies entspricht dem genannten grad n, p Übergang 9. Der laterale Übergang ist vom Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp zur Epitaxieschicht 4 vom ersten Leitungstyp gerichtet. Dies entspricht einem p, n Übergang 10. Directed line type. This corresponds to the mentioned degree n, p transition 9. The lateral transition is directed from the second conductivity type diffusion region 31 to the first conductivity type epitaxial layer 4. This corresponds to a p, n transition 10.
Die Ausbreitung der Raumladungszone erfolgt in vertikaler Richtung überwiegend in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp als auch in Richtung des graduierten Gebietes 6 im Sinne einer Linearisierung des p, n Überganges 10. In The propagation of the space charge zone takes place in the vertical direction predominantly in the diffusion region 31 of the second conductivity type as well as in the direction of the graduated region 6 in the sense of a linearization of the p, n junction 10
lateraler Richtung erfolgt die Ausbreitung der Raumladungszone sowohl in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp als auch in die Epitaxieschicht 4 vom ersten Leitungstyp. In the lateral direction, the propagation of the space charge zone occurs both in the diffusion region 31 of the second conductivity type and in the epitaxial layer 4 of the first conductivity type.
In einem Abstand zu dem Diffusionsgebiet 31 vom zweiten At a distance to the diffusion region 31 from the second
Leitungstyp ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich zumindest ein Feldring 32 eingebracht, der eine Begrenzung des äußeren elektrischen Feldes bewirkt. Dieser als xl bezeichnete Abstand ist im gezeigten Beispiel größer als die Restdicke der Epitaxieschicht Wxn-grad (n+) . Der Abstand xl ist zudem größer als die summierte Schichtdicke der Epitaxieschicht 4 und des graduierten Gebietes 6. Line type is additionally introduced in the embodiment shown, at least one field ring 32, which causes a limitation of the external electric field. In the example shown, this distance, referred to as x1, is greater than the residual thickness of the epitaxial layer Wxn-grad (n +). The distance x 1 is also greater than the summed layer thickness of the epitaxial layer 4 and the graduated area 6.
In der Fig. 2 ist eine Darstellung des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp und des Feldringes 32 im Detail gezeigt. Hierbei ist ersichtlich, dass das Einbringen eines oberflächennah angeordneten, höher dotierten Gebietes 8 vom zweiten Leitungstyp in das Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp der Vermeidung von parasitären Barrieren auf der Oberfläche des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp und der sich daraus ergebenden Fehlpolungen der 2, a representation of the diffusion region 31 of the second conductivity type and the field ring 32 is shown in detail. Here, it can be seen that the introduction of a second conductive type higher-doped region 8 arranged near the surface into the second conductivity-type diffusion region 31 prevents parasitic barriers on the surface of the second conductivity-type diffusion region 31 and the resulting defective polarity
Feldplattenmetallisierung oberhalb des Oxides 2 über dem äußeren lateral diffundierten Bereich des Gebietes 31 dient. Zur Verbesserung der Wirkung der äußeren Feldbegrenzung des Gebietes 32 ist ein Erreichen der Feldplattenmetallisierung des Bereiches 32 konstruktiv zu vermeiden. Das Einbringen eines Gebietes 8 in 32 äquivalent zu den Verhältnissen in 31 ist möglich aber nicht zwingend Die Vermeidung der Feldbegrenzung an der Oberfläche erfolgt durch Festlegung eines als x2 bezeichneten vertikalen Feldplattenmetallisierung above the oxide 2 over the outer laterally diffused region of the region 31 is used. In order to improve the effect of the outer field boundary of the region 32, reaching the field plate metallization of the region 32 is to be avoided constructively. The introduction of a region 8 in 32 equivalent to the ratios in 31 is possible but not mandatory The avoidance of the field boundary at the surface is done by defining a designated as x2 vertical
Abstandes zwischen dem Außenumfang des höher dotierten Distance between the outer circumference of the higher-doped
Gebietes 8 vom zweiten Leitungstyp und dem Außenumfang des Diffusionsgebietes 31 vom zweiten Leitungstyp. Der Abstand x2 ist größer als die sich ausbreitende Raumladungszone im Area 8 of the second conductivity type and the outer periphery of the diffusion area 31 of the second conductivity type. The distance x2 is greater than the propagating space charge zone in
Diffusionsgebiet 31 vom zweiten Leitungstyp. Weiterhin ist in Fig. 2 gezeigt, dass ein lateraler Querschnitt (A) der Diffusion region 31 of the second conductivity type. Furthermore, it is shown in FIG. 2 that a lateral cross section (A) of FIG
Struktur n, p, p(+), p, n und ein vertikaler Querschnitt (B) der Struktur p (+ ) , p, grad n, n(+) vorliegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass entweder ein derartiger lateraler Structure n, p, p (+), p, n and a vertical cross section (B) of the structure p (+), p, grad n, n (+) is present. It can also be provided that either such a lateral
Querschnitt A oder ein derartiger vertikaler Querschnitt B vorliegt . Cross section A or such a vertical cross section B is present.
In Fig. 3 und Fig. 4 sind schematisch weitere In Fig. 3 and Fig. 4 are more schematically
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. In der Fig. 3 ist dargestellt, wie das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten  Embodiments of the invention shown. In Fig. 3 is shown how the higher doped region 8 from the second
Leitungstyp derart fluchtend bezogen auf das Oxid 2 und innerhalb des Gebiets 31 vom zweiten Leitungstyp angeordnet ist, dass der Abstand x2 gemäß obigen Erläuterungen näher definiert wird. Zudem ist in der Fig. 3 ersichtlich, dass der Feldring 32 vom zweiten Leitungstyp kein höher dotiertes Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp aufweist. Conduction type is arranged so aligned with respect to the oxide 2 and within the region 31 of the second conductivity type that the distance x2 according to the above explanations is further defined. In addition, it can be seen in FIG. 3 that the second conductivity type field ring 32 does not have a higher doped region 8 of the second conductivity type.
Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform, bei der in das höher dotierte Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p( +) ein weiteres, noch höher dotiertes Gebiet 11 vom zweiten Leitungstyp, entsprechend p(++) angeordnet ist. Fig. 4 shows an additional embodiment in which in the higher doped region 8 of the second conductivity type, corresponding to p (+) another, even higher doped region 11 of the second conductivity type, corresponding to p (++) is arranged.
Dementsprechend kann mit dieser Anordnung ein vertikaler Übergang p(++), p(+), p, grad n, n(+) stattfinden. Überdies kann, wie jedoch nicht gezeigt wird, das Gebiet 8 vom zweiten Leitungstyp entsprechend Fig. 3 angeordnet sein und zusätzlich ein noch höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schottky- Diode ist in den Fig. 5 bis Fig. 10 schematisch dargestellt. Accordingly, with this arrangement, a vertical transition p (++), p (+), p, grad n, n (+) can take place. Moreover, however, as not shown, the second conductive type region 8 may be arranged as shown in Fig. 3, and may additionally have a still higher doped region of the second conductive type. The inventive method for producing a Schottky diode is shown schematically in FIGS. 5 to 10.
In einem ersten Prozessschritt erfolgt zunächst eine Oxidation eines Epitaxiewafers, der als Äusgangsprodukt 108 (siehe Fig. 5) eingesetzt wird, zur Vorbereitung auf nachfolgenden In a first process step, first an oxidation of an epitaxial wafer, which is used as the starting product 108 (see FIG. 5), is carried out in preparation for subsequent ones
fotolithographischen Prozess und zur Passivierung vor photolithographic process and for passivation
nachfolgenden Hochtemperaturschritten . subsequent high-temperature steps.
Das Ausgangsprodukt 108 umfasst ein n(+) Substrat 102, ein graduiertes Epitaxiegebiet 103 (im Ausführungsbeispiel etwa 3, 5*10ΕΧΡ15/μπι) und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet 104, das im Ausführungsbeispiel eine Schichtdicke von etwa 0,5 μιη auf eist . The starting product 108 comprises an n (+) substrate 102, a graduated epitaxial region 103 (in the exemplary embodiment about 3. 5 * 10ΕΧΡ15 / μπι) and a constant doped epitaxial region 104, which in the exemplary embodiment, a layer thickness of about 0.5 μιη on.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist exemplarisch die 40V Spannungsklasse beschrieben. Es findet hierbei eine In the exemplary embodiment shown, the 40V voltage class is described by way of example. It finds one here
Verringerung der Schichtdicke des konstant dotierten Reduction of the layer thickness of the constantly doped
Epitaxiegebietes 104 von etwa 0,5 μιη (Fig. 5) auf etwa 0,3 pm statt (siehe Fig. 6) . Epitaxy region 104 of about 0.5 μιη (Fig. 5) to about 0.3 pm instead (see Fig. 6).
Im nachfolgenden Fotoschritt wird das Oxid 105 bzw. In the following photo step, the oxide 105 or
Oxidfenster zur Implantation vor Bor geöffnet und ein Oxid vor der Implantation erzeugt (siehe Fig. 7) . Open oxide window for boron implantation and generate an oxide prior to implantation (see FIG. 7).
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden erheblich geringere Implantationskonzentrationen von einer Dosis von etwa In the method according to the invention significantly lower implantation concentrations of a dose of about
3*10EXP13 / m bei einer Energie von 50keV verwendet. 3 * 10EXP13 / m used at an energy of 50keV.
Mit der Diffusion des Bors und der Herausbildung eines p, grad n Überganges kommt es zu einer weiteren Verringerung des konstant dotierten Epitaxiegebietes 104 bedingt durch With the diffusion of the boron and the formation of a p, grad n transition, there is a further reduction of the constantly doped epitaxial region 104 due to
zusätzliche Diffusion des Gradienten in Richtung Oberfläche 109 ausgehend vom Substrat 102. Im simultanen Diffusionsprozess kommt es sowohl zu einer additional diffusion of the gradient towards the surface 109 starting from the substrate 102. In the simultaneous diffusion process, both a
Diffusion des Bors durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet 104 als auch in das graduierte Epitaxiegebiet 103. Diffusion of the boron through the constantly doped epitaxial region 104 as well as into the graded epitaxial region 103.
Gleichzeitig kommt es zu einer simultanen Diffusion der Träger aus dem Substrat 102 in der, der Bordiffusion At the same time there is a simultaneous diffusion of the carrier from the substrate 102 in the, the boron diffusion
entgegengesetzten Richtung. opposite direction.
Hierbei kann es sich beispielsweise um Diffusion von Arsen handeln . This may be, for example, diffusion of arsenic.
Weiterhin kommt es zu einer vertikalen Diffusion der Furthermore, there is a vertical diffusion of
Konzentrationsunterschiede (Gradient) im Bahngebiet in Concentration differences (gradient) in the railway area in
Richtung des konstant dotierten Gebietes 104 (siehe Fig. 8) . Direction of the constant doped region 104 (see Fig. 8).
Es schließt sich ein zusätzlicher Fotoschritt mit This is followed by an additional photo step
Borimplantation an (siehe Fig. 9), der eine oberflächennahe p(+) Anhebung der Borkonzentration erwirkt. Diese ist aus Sicherheitsgründen notwendig, um sowohl den Kontakt von p (somit p, p(+))) zur energetischen Abführung der Boron implantation (see Fig. 9), which produces a near-surface p (+) increase in Borkonzentration. This is necessary for safety reasons, in order both the contact of p (thus p, p (+))) to the energetic discharge of
Avalancheströme im ESD Fall zu garantieren. Dies kann durch hochdosierte Bor- oder BF2 Implantation erfolgen. Guarantee avalanche flows in the ESD case. This can be done by high-dose boron or BF2 implantation.
Daran anschließende Aktivierung der Träger erfolgt durch einen kurzzeitigen Temperaturschritt, der keinen wesentlichen Subsequent activation of the carrier is carried out by a short-term temperature step, which is not essential
Einfluss auf die vorhergehenden Dotierungsprofile hat. Has influence on the previous doping profiles.
Nachfolgend wird mittels Fotoschritt das Kontaktgebiet des Schottky Bereichs geöffnet (siehe Fig. 10) . Es folgen weitere Metallisierungsschritte zur Erstellung der Schottkybarriere 110 sowie zur Kontaktmetallisierung. Somit wird die in Fig. 11 dargestellte Schottky-Diode 100 erhalten, die erfindungsgemäß beansprucht wird, wobei angegebene Werte als exemplarisch und keinesfalls als bindend zu betrachten sind. Die in Fig. 11 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Subsequently, the contact area of the Schottky area is opened by means of a photo step (see FIG. 10). This is followed by further metallization steps for the creation of the Schottky barrier 110 and for contact metallization. Thus, there is obtained the Schottky diode 100 shown in FIG. 11, which is claimed in the present invention, and given values are to be considered as exemplary and in no way as binding. The invention shown schematically in Fig. 11
Schottky-Diode 100 umfasst Kontaktmetallisierungen 101, 101a, eine Schottkybarriere 110, ein n(+) Substrat 102 (Gradient etwa 1*10ΕΧΡ19/μιτι) , ein graduiertes Epitaxiegebiet 103, ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet 104 , ein Oxid 105, ein p(+) -Gebiet 107 sowie ein p-Gebiet 106. Schottky diode 100 includes contact metallizations 101, 101a, a Schottky barrier 110, an n (+) substrate 102 (gradient about 1 * 10ΕΧΡ19 / μιτι), a graded epitaxial region 103, a constant doped epitaxial region 104, an oxide 105, a p (+ ) Area 107 and a p-area 106.
Das konstant dotierte Epitaxiegebiet 104 weist hierbei eine Schichtdicke von etwa 0,1 pm auf, das graduierte The constantly doped epitaxial region 104 in this case has a layer thickness of about 0.1 pm, which graduated
Epitaxiegebiet 103 (Gradient etwa 3, 5*10EXP19/pm) weist eine Schichtdicke von etwa 2 pm auf. Epitaxy region 103 (gradient about 3.5 × 10EXP19 / pm) has a layer thickness of about 2 μm.
Beispielhaft weist eine erfindungsgemäße Schottky-Diode 100 in der Spannungsklasse 40V einen verringerten charakteristischen Bahnwiderstand auf, der etwa 25mOhm mm2 beträgt. Eine By way of example, a Schottky diode 100 according to the invention in the 40V voltage class has a reduced characteristic sheet resistance, which is approximately 25mOhm mm 2 . A
vergleichbare Schottky-Diode aus dem Stand der Technik weist einen Bahnwiderstand von etwa 40mOhm mm2 auf. Comparable prior art Schottky diode has a bulk resistance of about 40mOhm.mm 2 .
Im Sinne der Erfindung sind die Begriffe Schottky-Diode und Halbleiteranordnung mit Schottky-Diode als äquivalent For the purposes of the invention, the terms Schottky diode and Schottky diode semiconductor device are equivalent
aufzufassen . to understand.
Bezugszeichenliste : List of reference numbers:
1 Metallisierung 1 metallization
2 Oxid  2 oxide
3 p(+),n Übergang  3 p (+), n transition
4 Epitaxieschicht  4 epitaxial layer
5 Barrieremetallschicht  5 barrier metal layer
6 graduiertes Gebiet  6 graduated area
7 Epitaxiesubstrat  7 epitaxial substrate
8 höher dotiertes Gebiet vom zweiten Leitungstyp 8 higher doped region of the second conductivity type
9 grad n, p Übergang 9 degrees n, p transition
10 p, n Übergang  10 p, n transition
11 höher dotiertes Gebiet (p(++))  11 higher doped area (p (++))
12 Halbleiteranordnung  12 semiconductor device
31 Diffusionsgebiet  31 diffusion area
32 Feldring  32 field ring
xl vertikaler Abstand zwischen 31 und 32 xl vertical distance between 31 and 32
x2 vertikaler Abstand zwischen Außenumfang von 8 undx2 vertical distance between outer circumference of 8 and
Außenumfang von 31 Outer circumference of 31
A lateraler Querschnitt  A lateral cross section
B vertikaler Querschnitt  B vertical cross-section
100 Schottky-Diode  100 Schottky diode
101 Kontaktmetallisierung  101 contact metallization
101a Kontaktmetallisierung 101a contact metallization
102 n(+) Substrat  102 n (+) substrate
103 graduiertes Epitaxiegebiet  103 graduated epitaxy area
104 konstant dotiertes Epitaxiegebiet  104 constantly doped epitaxial region
105 Oxid  105 oxide
106 p-Gebiet  106 p area
107 p(+) -Gebiet  107 p (+) area
108 Ausgangsprodukt  108 starting product
109 Oberfläche  109 surface
110 Schottkybarriere  110 Schottky barrier

Claims

Ansprüche : Claims :
1) Halbleiteranordnung (12) mit einer Schottky-Diode, umfassend eine Schutzringstruktur, eine Epitaxieschicht (4) und ein Epitaxiesubstrat (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp ausgebildet ist, das mit einem Konzentrationsgradienten einer simultan 1) semiconductor device (12) with a Schottky diode, comprising a guard ring structure, an epitaxial layer (4) and an epitaxial substrate (7), characterized in that a diffusion region (31) of the second conductivity type is formed with a concentration gradient of a simultaneous
diffundierenden höher dotierten Schicht vom ersten Leitungstyp einen grad n, p Übergang bildet. diffusing higher doped layer of the first conductivity type forms a grad n, p transition.
2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch 2) A semiconductor device according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass in das Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp ein höher dotiertes Gebiet (8) vom zweiten characterized in that in the diffusion region (31) of the second conductivity type, a higher doped region (8) from the second
Leitungstyp oberflächennah ausgebildet ist, wobei die laterale Dimensionierung des hochdotierten Gebiets (8) derart Conduction type is formed close to the surface, wherein the lateral dimensioning of the heavily doped region (8) in such a way
ausgebildet ist, dass laterale Begrenzungen der Ausbreitung einer Verarmungszone ausgeschlossen werden. is formed so that lateral limitations of the spread of a depletion zone are excluded.
3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch 3) A semiconductor device according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass ein Feldring (32) derart außerhalb konzentrisch zu einem Diffusionsgebiet (31) vom zweiten characterized in that a field ring (32) is so outside concentric to a diffusion region (31) from the second
Leitungstyp angeordnet ist, dass ein vertikaler Abstand zwischen dem Feldring (32) und dem Diffusionsgebiet (31) vom zweiten Leitungstyp größer ist als eine aus konstanter Conduction type is arranged such that a vertical distance between the field ring (32) and the diffusion region (31) of the second conductivity type is greater than one of constant
Restschichtdicke einer Epitaxieschicht (4) und Schichtdicke eines graduierten Gebietes (6) zusammengesetzter Schichtdicke. Residual layer thickness of an epitaxial layer (4) and layer thickness of a graduated area (6) of composite layer thickness.
4) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch 4) A semiconductor device according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass ein lateraler Querschnitt (A) der in that a lateral cross-section (A) of the
Struktur n, p, p(+), p, n und/oder ein vertikaler Querschnitt (B) der Struktur p(+), p, grad n, n(+) vorliegt. Structure n, p, p (+), p, n and / or a vertical cross-section (B) of the structure p (+), p, grad n, n (+) is present.
5) Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode ausgehend von einem Ausgangsprodukt ( 108 ) , das wenigstens ein n(+) Substrat (102), ein graduiertes Epitaxiegebiet (103) und ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet (104) umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass 5) Method of Making a Schottky Diode Starting from a Starting Product (108) Having at Least One n (+) Substrate (102), a graded epitaxial region (103) and a constant doped epitaxial region (104), characterized in that
Bor eindif undiert und ein grad n, p Übergang ausgebildet wird sowie vorzugsweise simultane Diffusionsprozesse erfolgen, Boron is diert and a grad n, p transition is formed and preferably simultaneous diffusion processes take place,
- wobei sowohl eine Diffusion von Bor durch das konstant  - where both a diffusion of boron through the constant
dotierte Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte Epitaxiegebiet (103) erfolgt;  doped epitaxial region (104) and into the graduated epitaxial region (103);
- wobei eine vorzugsweise simultane Diffusion aus dem n( +)- Substrat (102) in einer Richtung erfolgt, die der  wherein a preferably simultaneous diffusion from the n (+) - substrate (102) takes place in a direction which the
Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte  Diffusion of boron by both the constantly doped
Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte  Epitaxy area (104) as well as the graduate
Epitaxiegebiet (103) entgegengesetzt ist und  Epitaxial region (103) is opposite and
- wobei eine vertikale Diffusion eines Gradienten im  where a vertical diffusion of a gradient in
Bahngebiet in einer Richtung erfolgt, die der Diffusion von Bor sowohl durch das konstant dotierte Epitaxiegebiet (104) als auch in das graduierte Epitaxiegebiet (103) entgegengesetzt ist.  Web area in a direction opposite to the diffusion of boron through both the constant doped epitaxial region (104) and the graded epitaxial region (103).
6) Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des konstant dotierten Epitaxiegebietes (104) von etwa 0/3 μπι auf etwa 0,1 pm verringert wird. 6) Method according to claim 5, characterized in that the layer thickness of the constantly doped epitaxial region (104) of about 0/3 μπι is reduced to about 0.1 pm.
7) Schottky-Diode (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Schottky-Diode (100) gemäß Verfahren nach Anspruch 5 7) Schottky diode (100), characterized in that the Schottky diode (100) according to the method of claim 5
hergestellt ist. is made.
8) Schottky-Diode (100), wenigstens umfassend 8) Schottky diode (100), at least comprising
Kontaktmetallisierungen (101, 101a) , eine Schottkybarriere (110), ein n (+) -Substrat (102), ein graduiertes Epitaxiegebiet (103), ein konstant dotiertes Epitaxiegebiet (104), ein Oxid (105), ein p(+) -Gebiet (107) und ein p-Gebiet (106), dadurch gekennzeichnet , dass das konstant dotierte Epitaxiegebiet (104) eine Schichtdicke von etwa 0,1 μιπ aufweist und das graduierte Epitaxiegebiet (103) eine Schichtdicke von etwa 2 m aufweist. Contact metallizations (101, 101a), a Schottky barrier (110), an n (+) substrate (102), a graded epitaxial region (103), a constant doped epitaxial region (104), an oxide (105), a p (+) Area (107) and a p-area (106), characterized in that the constantly doped epitaxial region (104) has a layer thickness of about 0.1 μιπ and the graduated epitaxial region (103) has a layer thickness of about 2 m.
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