基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管制造技术

基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，属于半导体制造技术领域。其特征在于：包括衬底（5），在衬底（5）的上方为外延层（4），在外延层（4）的上表面并排设置有若干沟槽，在外延层（4）的上表面设置有顶面肖特基界面（2），在沟槽的内表面形成沟槽肖特基界面（3），顶面肖特基界面（2）和沟槽肖特基界面（3）的上部为顶部金属层（1）。在本基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管中，通过不同材质形成了顶面肖特基界面和沟槽肖特基界面，当对芯片施加正向小电流信号时，顶面肖特基界面首先导通，实现了低导通压降的效果，随着正向电流的不断加大，沟槽肖特基界面随之导通，这样大大增加了产品大电流下的导通能力。

Double Schottky barrier diode based on local oxidation process

The invention relates to a double Schottky barrier diode based on a local oxidation process, which belongs to the technical field of semiconductor manufacturing. Characterized in that it comprises a substrate (5), the substrate (5) above the epitaxial layer (4), in the epitaxial layer (4) on the surface side by side is provided with a plurality of grooves in the epitaxial layer (4) are arranged on the upper surface of the top surface of the Schottky interface (2), forming a trench Schottky barrier at the interface the inner surface of the groove (3), the top surface of the Schottky interface (2) and trench Schottky interface (3) at the top of the top metal layer (1). In the double Schottky barrier diode based on partial oxidation process, through different material forming the top surface of the Schottky interface and trench Schottky interface, when applying positive small current signal to the chip, the top surface of the Schottky interface first conduction, to achieve a low turn-on voltage drop effect, with the increase of forward current, trench Schottky interface with the conduction, which greatly increased the products under high current conduction ability.

【技术实现步骤摘要】

基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，属于半导体制造

技术介绍
现有技术的沟槽式肖特基芯片的制造工艺如下：首先在半导体材质的外延层表面刻蚀出若干沟槽，然后在外延层表面进行氧化处理氧化处理之后在外延层的上表面以及沟槽内表面生成氧化层。然后在外延层表面进行多晶硅的填充，填充完成之后将外延层表面的氧化硅绝缘层和多晶硅去除，然后通过现有技术的若干步骤在外延层表面形成肖特基界面，完成肖特基芯片的制作。利用上述步骤制作而成的沟槽式肖特基芯片的结构如图8所示，在外延层4的上表面并列设置有多个沟槽，在沟槽的内侧壁形成氧化层9，在氧化层9内填充有多晶硅11，多晶硅11的上表面与沟槽的上表面高度相同，在沟槽以及外延层的上表面上形成肖特基界面10。在传统的沟槽式肖特基芯片中，由于需要通过蚀刻的手段在外延层4的上表面来形成沟槽，然后再在沟槽中做氧化层然后填充多晶硅，形成空乏区来实现耐压。在现有技术中，蚀刻沟槽的过程对芯片厂的设备要求高，一部分厂商由于设备的限制而无法制造出合格的产品，同时芯片的生产成本较高，因此也在一定程度上限制了芯片的推广。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过两种不同的材质分别形成势垒不同的两组肖特基界面，代替了现有技术中通过填充多晶硅实现空乏区，工艺手段更为简单的基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，其特征在于：包括衬底，在衬底的上方为外延层，在外延层的上表面并排设置有若干沟槽，在外延层的上表面设置有顶面肖特基界面，在沟槽的内表面形成沟槽肖特基界面，顶面肖特基界面和沟槽肖特基界面的上部为顶部金属层。优选的，所述的顶面肖特基界面和沟槽肖特基界面由不同的金属材质制成。优选的，所述的衬底以及外延层为P型或N型半导体。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果是：1、在本基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管中，通过不同材质在外延层的表面分别形成了顶面肖特基界面和沟槽肖特基界面，由于形成两种肖特基界面的材质不同，因此两种肖特基界面的势垒不同，所以当对芯片施加正向小电流信号时，顶面肖特基界面首先导通，实现了低导通压降的效果，随着正向电流的不断加大，沟槽肖特基界面随之导通，这样大大增加了产品大电流下的导通能力。2、当对芯片施加反方向电压时，沟槽肖特基界面的高势垒区会产生空乏，形成空乏区，阻止电流导通，因此代替了现有技术中通过填充多晶硅实现空乏区，工艺手段更为简单，特别是对设备的要求较低，生产成本也大大降低。3、由于在对进行氧化时，仅仅对断开的氮化硅层之间的缺口进行局部氧化，因此氧化硅层的厚度可以根据需要自行设定，灵活性较高。附图说明图1为基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管结构示意图。图2~图7为基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管制造步骤示意图。图8为现有技术沟槽式肖特基芯片结构示意图。其中：1、顶部金属层 2、顶面肖特基界面 3、沟槽肖特基界面 4、外延层 5、衬底 6、氮化硅层 7、氧化硅层 8、沟槽 9、氧化层 10、肖特基界面 11、多晶硅。具体实施方式图1~7是本技术的最佳实施例，下面结合附图1~7对本技术做进一步说明。如图1所示，基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，包括衬底5，在衬底5的上方为外延层4，在外延层4的上表面并排设置有若干沟槽，在外延层4的上表面设置有顶面肖特基界面2，在沟槽的内表面形成沟槽肖特基界面3，在顶面肖特基界面2和沟槽肖特基界面3的上部为顶部金属层1。衬底5以及外延层4为P型或N型半导体材料。在本基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管中，通过不同材质在外延层4的表面分别形成了顶面肖特基界面2和沟槽肖特基界面3，由于形成两种肖特基界面的材质不同，因此两种肖特基界面的势垒不同，所以当对芯片施加正向小电流信号时，顶面肖特基界面2首先导通，实现了低导通压降的效果，随着正向电流的不断加大，沟槽肖特基界面3随之导通，这样大大增加了产品大电流下的导通能力。当对芯片施加反方向电压时，沟槽肖特基界面3的高势垒区会产生空乏，形成空乏区，阻止电流导通，因此代替了现有技术中通过填充多晶硅11实现空乏区，工艺手段更为简单，特别是对设备的要求较低，生产成本也大大降低。制造如图1所示的基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，包括如下步骤：步骤1，在衬底5上部外延层4的顶部进行氮化处理，在外延层4的上表面形成氮化硅层6，如图2所示。步骤2，第一道光刻，根据设计的位置，在外延层4的上表面进行第一道光刻，第一道光刻之后将光刻处的氮化硅层6去除，在外延层4的表面形成若干缺口，缺口处露出底部的外延层4，如图3所示。缺口的宽度0.2-1.0μm，相邻两个缺口之间的距离1.0-10μm。步骤3，在第一道光刻形成的缺口处利用局部氧化技术进行局部氧化，在缺口处氧化形成氧化硅层7，氧化硅层7厚度为0.5-1.0μm，如图4所示。由于在对进行氧化时，仅仅对断开的氮化硅层6之间的缺口进行局部氧化，因此氧化硅层7的厚度可以根据需要自行设定，灵活性较高。并且可以经过多次氧化及去除使氧化硅层7的深度为：0.25-3.0μm。步骤4，去除氮化硅层6，将外延层4上表面的氮化硅层6去除，如图5所示。步骤5，在外延层4表面构建肖特基界面，由于在外延层4的上方间隔设置有多个氧化硅层7，因此肖特基界面只在氧化硅层7之间形成，即顶面肖特基界面2，如图6所示。步骤6，对外延层4上表面进行第二道光刻，将外延层4表面的氧化硅层7去除，氧化硅层7去除之后在外延层4侧表面形成若干沟槽8，如图7所示。步骤7，第三道光刻，在外延层4表面通过第三道光刻形成顶部金属层1，在形成顶部金属层1的同时在沟槽8的内表面形成沟槽肖特基界面3，制成如图1所示的基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管。在本基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管中，在构建顶面肖特基界面2时，采用白金、钛、钼、钒或其他通用的金属及其合金制作而成，而在形成沟槽肖特基界面3时，使用金属铝材质制成。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非是对本技术作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的
技术实现思路
加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本技术技术方案内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，其特征在于：包括衬底（5），在衬底（5）的上方为外延层（4），在外延层（4）的上表面并排设置有若干沟槽，在外延层（4）的上表面设置有顶面肖特基界面（2），在沟槽的内表面形成沟槽肖特基界面（3），顶面肖特基界面（2）和沟槽肖特基界面（3）的上部为顶部金属层（1）。

【技术特征摘要】
1.一种基于局部氧化工艺的双肖特基势垒二极管，其特征在于：包括衬底（5），在衬底（5）的上方为外延层（4），在外延层（4）的上表面并排设置有若干沟槽，在外延层（4）的上表面设置有顶面肖特基界面（2），在沟槽的内表面形成沟槽肖特基界面（3），顶面肖特基界面（2）和沟槽肖特基界面（3）的上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：关仕汉，
申请(专利权)人：淄博汉林半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37