201041147 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體裝置,且特別是關於一種蕭美_ 極體(Schottky diode)裝置及其製造方法。 【先前技術】 蕭基二極體(Schottky diode)為具有金屬-半導體接面 (metal-semiconductor junction)的一種半導體裝置於此金 屬-半導體接面結構之電流-電壓特性則按照所施加雷 極性而定。 當蕭基二極體處於順向偏壓時(即陽極施加正電壓以 及於陰極施加負電壓)可使得載子導通,而當蕭基二極體處 於逆向偏壓時(即陽極施加負電壓以及於陰極施加正電壓) 則載子不易導通’因而與一般pn接面二極體具有同樣之單 向導通特性。另外’由於蕭基二極體係為單載子移動,故 於順向偏壓時具有相對低之臨界電壓且於順逆向偏塵切換 時反應速度極快。 請參照第1圖’顯示了一種習知蕭基二極體裝置1〇〇 的剖面情形。如第1圖所示,蕭基二極體裝置10〇包括了 η型漂移區(ndriftregion)104、陽極電極112、陰極電極114 以及形成於η型漂移區(n drift region)104内之n+摻雜區 116等主要構件。η型漂移區l〇4係形成於p型矽基底l〇2 之表面内,而於η型漂移區1〇4表面形成有兩分隔之場氧 化物108,以於η型漂移區1〇4表面定義出為場氧化物1〇8 所分隔之陽極區150以及陰極區160。於η型漂移區104 表面上更形成有經圖案化之層間介電層11〇,其覆蓋了場 VIS-97036/0516-A41972-TW/Final/ 4 201041147 氧化物108及其鄰近之η型漂移區i〇4與n+掺雜區116的 部分表面,而由鈦、氮化鈦、鎢、鋁等金屬材質所形成之 陽極電極112與陰極電極114則分別覆蓋並穿透層間介電 層110以分別實體接觸位於陽極區150内之n型漂移區ι〇4 以及位於陰極區160内之η+摻雜區116。於陽極區150内 鄰近場氧化物108處之η型漂移區1〇4内分別形成有一 ρ 型摻雜區106,以避免於電極112鄰近η型漂移區104與 場氧化物108處區域内形成高電場,藉以提升蕭基二極體 〇 裝置1〇〇的逆向偏壓下之電壓崩潰表現。於蕭基二極體裝 置100内之陽極電極Π2及相接觸之η型漂移區104間之 介面即為一金屬-半導體接面12〇。 另外,為了進一步提升蕭基二極體裝置100之逆向偏 壓下的崩潰電壓,η型漂移區104内之η蜇摻質濃度通常 不可高於2.0*1016at〇ms/cm3。如此之η塑漂移區1〇4的摻 質濃度雖有助於提升蕭基二極體裝置100於逆向偏壓下的 崩潰電壓表現,但是卻使得蕭基二極體裝置1〇0於順向偏 ❹ 壓下流通於陽極區150與陰極區160間的單位面積電流受 到限制。 因此’便需要一種新穎之蕭基二極體裝置’以滿足逆 向電壓下的高崩潰電壓以及順向偏壓下的高單位面積電流 等元件需求。 【發明内容】 有鑑於此’本發明提供了 一種蕭基二極體裝置及其衣 造方法,以改善其崩潰電壓與單位面積電流等電性表現。 » · 依據一實施例,本發明提供了一種蕭基二極體裝置, VIS-97036/05l6-A41972-TW/Final/ c 201041147 包括: 一 p型半導體結構;一 η型漂移區,設置於該p型半 導體結構表面,其中該η型漂移區包括掺質濃度相異之一 第一 η型摻雜區以及一第二η型摻雜區,而該第二η型摻 雜區係環繞該第一 η型摻雜區之侧壁且具有較該第一 η型 摻雜區為高之摻質濃度;複數個隔離結構,設置於該η型 漂移區之該第二η型摻雜區内,以定義出一陽極區以及一 陰極區,其中該陽極區露出該第一 η型摻雜區之表面而該 陰極區部分露出該第二η型摻雜區之表面;一第三η型摻 雜區,設置於為該陰極區所部分露出之第二η型摻雜區表 面,其中該第三η型摻雜區具有高於該第二η型摻雜區之 摻質濃度;一陽極電極,設置於該陽極區内之該第一 η型 摻雜區之上;以及一陰極電極,設置於該陰極區内之該第 三η型摻雜區之上。 依據另一實施例,本發明提供了一種蕭基二極體裝置 之製造方法,包括: 提供一 Ρ型半導體層;形成一 η型漂移區於該ρ型半 導體層表面内,其中該η型漂移區包括一第一 η型摻雜區 以及環繞該第一 η型摻雜區之一第二η型摻雜區,而該第 二η型摻雜區具有高於該第一 η型摻雜區之摻質濃度;形 成數個隔離結構於鄰近該第一 η型摻雜區之該第二ϋ型掺 雜區之内,進而於該ρ型半導體層上定義出一陽極區與一 陰極區,其中該陽極區露出了該第一 η型掺雜區及鄰近該 第一 η型掺雜區之該第二^11型摻雜區之一部分,而該陰極 區僅露出了該第二η型摻雜區之另一部分;形成一第三η VIS-97036/0516-A41972-TW/Final/ 6 201041147 型摻雜區於該陰極區所露出 b姐把〜 路珥之該第二η型摻雜區之内;以 及於該陽極區與陰極區内奋如) ^ \ 円刀別形成一陽極電極與一陰極電 極,以分別實體接觸該第一剞换 电 币η ^•摻雜區與該第三n型摻雜 I品〇 顧2了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明 顯易懂,下文特舉-較佳實施例,並配合所附圖示,作詳 細說明如下: 【實施方式】 〇 帛2_6圖為-系列剖面圖’顯示了依據本發明一實施 例之蕭基二極體裝置之製造方法。 凊參照第2圖,首先提供一 p型半導體結構,例如為 一 P型半導體層202。p型半導體層2〇2例如為含矽、矽鍺 之半導體材料之蟲晶層或基板之一部。接著於半導體基板 202之表面形成數個圖案化之罩幕層2〇4並露出部分之p 型半導體層202。接著,針對p型半導體層2〇2施行一離 子佈植程序206並採用此些罩幕層2〇4做為離子佈植罩 Ο 幕,因此於P型半導體層202内形成了數個相分隔之!!型 摻雜區208。離子佈植程序206係採用磷與砷等n型摻質, 其所採用之離子佈植能量約介於5〇〇KeV〜800KeV,而所佈 植η型摻質劑量則約介於2*1〇12〜8*i〇12 at〇ms/cm2。 如第2圖所示’由於p型半導體層202之上形成有數 個分隔之罩幕層204 ’故於離子佈植程序206施行後於所 形成之相分隔之數個η型摻雜區208之間分別存在有一未 經η型摻雜之ρ型條狀區210,其仍具有相同於ρ型半導 體層202之摻雜特性與摻質濃度。在此,此些罩幕層204 VIS-97036/0516-A41972-TW/Final/ 7 201041147 分別具有介於0.4/rni〜0.8/mi之寬度W且相鄰罩幕層2〇4之 間存在有介於0.4μιη〜〇.8/mi之間距p。如此,可藉由調整 形成於P型半導體層202上的罩幕層2〇4數量、其胃寬度w 以及相鄰罩幕層204之間距p而達到控制所形成之p型條 狀區210的數量、範圍與輪廓。 请參照第3圖,於移除形成於p型半導體層202上之 罩幕層204(請參見f 2圖)之後,接著施行一回火程序(未 顯示)’以於1000〜11〇〇。(:之溫度下進行回火處理。因此’ 於回火程序施行過後,於p型半導體層2〇2表面便形成了 一第一 η型摻雜區214以及環繞此第一 掺雜區214側 壁之一第二n型摻雜區212,而第一 n型摻雜區214與第 二η型摻雜區212之底面分別接觸了 p型半導體層2〇2。 在此,第二η型摻雜區212内的摻質濃度約介於 2*1016〜8*l〇16at〇ms/cm3’第一 η型摻雜區214内摻質濃度 約介於4*1〇15〜2*1〇16 atoms/cm3,而第二η型摻雜區212 内的摻質濃度高於第一 η型摻雜區214内摻質濃度,且先 刖之Ρ型條狀區210於回火程序施行過後便不復存在。第 一 η型摻雜區214與第二η型摻雜區212組成了蕭基二極 體裝置之η型漂移區250。 清繼續參照第3圖,接著於η型漂移區25〇表面形成 圖案化之一罩幕層216並分別露出位於第一 η型摻雜區214 兩侧之第二η型摻雜區212的一部分。接著採用罩幕層216 作為離子佈植罩幕而施行一離子佈植程序218,以於位於 第11型摻雜區214兩侧之第二η型摻雜區212之内分別 形成了一 Ρ型掺雜區220。離子佈植程序218係採用如硼 VIS-97036/0516-A41972-TW/Final/ 8 201041147 之P型摻質,其所採用之離子佈植能量約介於 40KeV〜80KeV,而所佈植p型摻質劑量則約介於 8*1013 〜5*1014at〇ms/cm2。 請參照第4圖,接著於除去罩幕層216(請參見第3圖) 之後,於η型漂移區250内之第二„型摻雜區212表面及 其内形成兩分隔之隔離結構222’以於漂移區25〇表 面疋義出此蕭基一極體裝置之陽極區260與陰極區270。 在此’隔離結構222係繪示為習知之場氧化物(filedoxide) 〇 且可為習知場氧化物製程所形成,但並非加以限定本發 明’隔離結構222亦可採用其他型態之隔離結構。於形成 隔離結構222時可同時對於先前形成之p型摻雜區22〇(請 參見第3圖)進行回火動作’並於隔離結構222形成後同時 將之轉化成為鄰近並包覆各隔離結構222的一邊角之p型 摻雜區220。此p型摻雜區220亦部分延伸進入了第一 η 型摻雜區214之内。接著形成一圖案化之罩幕層224,以 大體覆蓋了隔離結構222與陽極區260並露出了陰極區270 〇 内之第二η型摻雜區212的表面。接著進行一離子佈植程 序226以於第二η型摻雜區212表面形成了 η+摻雜區228 以作為陰極接點之用。離子佈植程序226係採用磷與砷等 η型摻質’其所採用之離子佈植能量約介於 40KeV〜60KeV,而所佈植η型摻質劑量則約介於 1*1015〜5*1015 atoms/cm2。 請參照第5圖’於移除罩幕層224(見於第4圖)之後, 接著形成圖案化之層間介電層230,其分別大體覆蓋了隔 離結構222及鄰近隔離結構222之部分p型摻雜區220與 VIS-97036/0516-A41972-TW/Final/ 〇 201041147 n+摻雜區228。於層間介電層230内形成有一開口 235與 237,分別大體露出第一 η型摻雜區214之整個表面以及部 分之η+摻雜區228表面。 請參照第6圖,接著形成圖案化之電極層232與234, 其中電極層232係設置於?型摻雜區22〇與第一 η型播雜 區214之上且部分覆蓋鄰近之層間介電層23〇,而電極層 234則設置於η+摻雜區228之上且部分覆蓋鄰近之層間介 電層234。電極232與234分別作為陽極電極與陰極電極 之用’其可採用如欽、氮化鈦、鶴、紹等金屬材料且可採 用如沈積、研磨與蝕刻等習知製程所形成。 如第6圖所示,顯示了依據本發明之一實施例之蕭基 二極體裝置,其主要包括: - Ρ型半導體結構(例如ρ型半導體層搬);一 η型漂 設置於Ρ型㈣體結構表面,其中η型漂移區包括 摻質浪度相異之-第1型摻雜區(例如第一 η型推雜區 以及-第二以摻雜區(例如第二η型摻雜區2⑺而 Ϊ二11型掺雜區係環繞該第1型摻雜區之侧壁且具有較 第一 η型摻雜區為高之摻質瀵 ^ 買滬度,複數個隔離結構(例如隔 雕、、、口稱222),s曼置於η型漂孩松 你移£之第二η型摻雜區内,以 疋義出一%極區(例如陽極區26〇u F邱八带山结 摻雜區之表面而陰極 &部分露出第二η型摻雜區 如-摻雜區,設置於為二面,一第三η型摻雜區(例 型摻雜區表面,盆中第陰極區所部分露出之第二η # "苐—n型摻雜區具有高於第二n型掺 雜區之摻質濃度;一陽極電 極⑼如馳電極232),設置於 in 201041147
㈣雜區214係實體接觸了陽極電極 低之η型摻質濃度, 伐蜩了陽極電極232,基於其相對為 因而有助於提升於陽極電極232與第 讀摻雜區214間之金屬·半導體接面28G處的逆向偏壓 時的崩凊電壓表現。另外,由於介於陽極區糊與陰極區 270間之第一 η型摻雜㊣犯具有相對高之立型摻質濃度, 因而可改善蕭基二極體I置之單位面積電流量。 另外’參照第2〜6圖之製造流程,本發明之蕭基二極 體裝置之製造方法料對如第1圖所*之習知蕭基二極體 裝置内用於形成η型漂移區1()4之光罩進行圖樣修正,即 可形成如第6圖所示之由兩種不同η型摻f濃度之立型推 雜區所組成之η型漂移區25〇,且不會造成製造流程所需 光罩數的增加’射藉㈣度調整ρ型條狀區21Q的數量、 寬度及p型條狀區21〇 pB!的間距而達成控制蕭基接面28〇 下之η型掺質濃度的目的。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明’任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 和範圍内,當可作各種之更動與潤飾,因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
I圖式簡單說明】 I VIS-97036/0516-Α41972-TW/Finay 11 201041147 第1圖顯示了一習知蕭基二極體裝置之剖面情形;以 及 第2-6圖為一系列剖面圖,顯示了依據本發明一實施 例之蕭基二極體裝置之製造方法。 【主要元件符號說明】 100〜蕭基二極體裝置; 102〜p型矽基底; 104〜η型漂移區; 106〜ρ型摻雜區; 108〜場氧化物; 110〜層間介電層; 112〜陽極電極; 114〜陰極電極; 116~11+摻雜區; 120〜金屬-半導體接面; 150〜陽極區, 160〜陰極區; 202〜ρ型半導體層; 204〜罩幕層; 206〜離子佈植程序; 208〜η型摻雜區; 210〜ρ型條狀區; 212〜第二η型摻雜區; 214〜第一 η型摻雜區; •. 216〜罩幕層; VIS-97036/0516-Α41972-TW/FinaV 12 201041147 218〜離子佈植程序; 220〜p型摻雜區; 222〜隔離結構; 224〜罩幕層; 226〜離子佈植程序; 228〜n+掺雜區; 230〜層間介電層; 232、234〜電極; Ο 235、237〜開口; 250〜η型漂移區; 260〜陽極區, 270〜陰極區, 280〜金屬-半導體接面; W〜罩幕層/ρ型條狀區之寬度; Ρ〜罩幕層/ρ型條狀區之間距。
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