具有更高反向浪涌能力和更小漏电流的含多晶硅层齐纳二极管制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件，诸如齐纳二极管，所述半导体器件包括第一导电类型的第一半导体材料和第二导电类型的第二半导体材料，所述第二半导体材料与所述第一半导体材料接触以在所述第一半导体材料和所述第二半导体材料接触之间形成结。第一氧化物层设置在所述第二半导体材料的一部分上方，使得所述第二半导体材料的剩余部分露出。多晶硅层设置在所述第二半导体材料的露出部分和所述第一氧化物层的一部分上。第一导电层设置在所述多晶硅层上。第二导电层设置在所述第一半导体材料的表面上，所述表面与接触所述第二半导体材料的所述第一半导体材料的表面相反。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有更高反向浪涌能力和更小漏电流的含多晶括层齐纳二 极管
技术介绍
齐纳二极管是二端子电子器件，当将正向偏压施加到该二端子电子器件时，齐纳 二极管充当传统二极管，即具有单向传导性，但是当反向偏压高于某一阔值电压时，则电流 反向传导。传统上将术语"齐纳二极管"应用到由Si等常规半导体材料形成的P-N结所组成 的器件上，该结在大于例如约5伏的反向偏压下遭受雪崩击穿，并且此类器件可用于电压调 节W及电路保护电路。 图1例示了理想齐纳二极管的电流(I)与电压(V)曲线图，从该图中显然可看出：当 所施加的反向偏压高于某一电压（即高于齐纳阔值电压，该齐纳阔值电压通常高于例如5 伏)时，对于Si基器件而言，会发生反向电流的突然升高。因此，当施加正向偏压时，齐纳二 极管的功能类似普通整流器，但是当施加反向偏压时，齐纳二极管的I-V曲线呈现出拐点或 睹直崩跌。齐纳雪崩或击穿的特征在于:一旦在反向偏压下发生电流传导，则在进一步增加 反向电流，达到最大允许功耗额定值之前，器件上的电压基本上保持恒定。由于具有运种特 性，齐纳二极管尤其适合用作稳压器、电压基准、和过电压保护器。 在浪涌期间，最好将限制器件上的电压降限制为最小值。因此，齐纳二极管的重要 特性是其反向浪涌能力。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种半导体器件，例如齐纳二极管。所述半导体器件 包括第一导电类型的第一半导体材料和第二导电类型的第二半导体材料，所述第二半导体 材料与第一半导体材料接触W形成二者之间的结。第一氧化物层设置在所述第二半导体材 料的一部分上方，使得所述第二半导体材料的剩余部分露出。多晶娃层设置在第二半导体 材料的露出部分和所述第一氧化物层的一部分上。第一导电层设置在所述多晶娃层上。第 二导电层设置在所述第一半导体材料的表面上，所述表面位于所述第一半导体材料与所述 第二半导体材料接触面的反方向。。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法。所述方法包括在半 导体衬底的一部分上形成第一氧化物层，所述半导体衬底由第一导电类型的第一半导体材 料构成，，使得所述半导体衬底的剩余部分露出。在所述半导体衬底的第一表面和所述第一 氧化物层上形成保护层。将所述第二导电类型的渗杂剂通过所述保护层引入所述半导体衬 底W形成结层，所述结层限定半导体衬底的结。在所述结层上形成第一导电层。在所述半导 体衬底与所述第一表面相反的第二表面上形成第二导电层。。【附图说明】 图1显示了理想齐纳二极管的电流(I)与电压(V)曲线图。 图2显示了具有更高反向浪涌能力和更小漏电流的齐纳二极管的一个示例。[000引图3-图9显示了了可用于制造图2所示齐纳二极管的一系列工艺步骤的一个示例。【具体实施方式】 如下详细所述，本专利技术提供了一种具有更高反向浪涌能力和更小漏电流的齐纳二 极管。虽然描述运种改进时将W-种示例性齐纳二极管为例，但本文所述的方法和技术同 样适用于各类齐纳二极管构型W及其他类型的瞬态电压抑制器。 图2显示了具有更高反向浪涌能力的齐纳二极管的一个示例。如图所示，齐纳二极 管100包括重渗杂第一导电类型渗杂剂的半导体衬底110,本例中的所述渗杂剂为P型渗杂 剂。在所述半导体衬底110中形成第二导电类型结层120。在本例中，结层120具有N+型导电 性。P-N结位于所述半导体衬底110和所述结层120之间的界面处。多晶娃层130设置在所述 结层上。作为电极的第一导电材料140设置在所述多晶娃层130上。同样，作为电极的第二导 电材料150设置在所述衬底110的背面。所述齐纳二极管100还包括设置在所述衬底110上的 第一氧化物层160,并且所述第一氧化物层的形成和蚀刻过程为光刻工艺的一部分，所述光 刻工艺用于形成所述结层120。此外，所述齐纳二极管还包括第二氧化物层170,例如低溫氧 化物化TO)，所述第二氧化物层的第一部分设置在所述第一氧化物层160上，而所述第二氧 化物层的第二部分插入所述多晶娃层130和所述第一导电材料140之间。所述第二氧化物层 170的形成和蚀刻过程为光刻工艺的一部分，所述光刻工艺用于形成所述第一导电材料 140。 在制造图2所示齐纳二极管的过程中，最好在形成结层120之前形成所述多晶娃层 130。然后使用注入或其他渗杂工艺将渗杂剂沉积在所述多晶娃层130上。随后应用热处理 使所述渗杂剂穿过所述多晶娃层130并且进入所述衬底110。根据发现，W运种方式使用所 述多晶娃层130可W同时改善齐纳二极管的反向浪涌能力和漏电流。 在不受任何操作作原理约束的情况下，多晶娃层被认为可W减少形成所述结层 120的渗杂工艺所造成的缺陷。当通过注入或类似方法将所述渗杂剂直接引入到所述衬底 110中时，通常在衬底的一定深度内造成缺陷。运些缺陷可能对所获得器件的反向浪涌性能 和漏电流产生不利影响。然而，通过将所述渗杂剂引入多晶娃层表面和内部，可W减少衬底 中的缺陷。 下文结合图3-图9说明了可用于制造图2所示齐纳二极管的方法示例。 图3是半导体衬底和氧化物层的剖视图。在一个实施例中，衬底210为一种低电阻 率P+型< 111〉取向单晶娃，所述单晶娃的电阻率范围为约1 X 1 (T3Ohm-Cm至5 X 1 (T3Ohm-Cm。娃 晶格取向可任选地为<100〉。在另一个实施例中，衬底210由其他类型的半导体材料(诸如神 化嫁)构成。另外，可W理解的是，对制造工艺进行相应调整之后也可W使用N型衬底。在一 个实施例中，在P+型娃衬底中渗杂了棚。当然，可W理解的是，也可使用其他渗杂剂作为替 代。 接下来，形成氧化物层220。在一个实施例中，将晶片置于约1000°C的环境中约200 分钟，再置于约1200°C的环境中200分钟，W形成氧化物层220。在此期间，被加热的半导体 材料与氮气和氧气的混合物接触。在一个实施例中，在此结构表面生成了厚度从约1400埃 至约1800埃的二氧化娃层。可W理解的是，本专利技术可能设及使用形成氧化物层的其他工艺。 另外，所述氧化物层可能具有不同厚度。 接下来，进行光刻步骤W在氧化物层中形成开口。首先，如图4所示，将光致抗蚀剂 材料222涂抹于所述氧化物层220的表面。在一个实施例中，所述光致抗蚀剂的涂抹厚度约 1.3微米。所述光致抗蚀剂材料222通过图案掩膜接受光照，然后去除所述氧化物层表面暴 露在外的光致抗蚀剂材料。在一个实施例中，根据转移到光致抗蚀剂上的详细图案，使用反 应性离子蚀刻（"RIE")技术蚀刻结构表面的所述氧化物。还可W理解的是，可W使用其他氧 化物蚀刻工艺替代反应性离子蚀刻工艺。在蚀刻工艺中，不去除光致抗蚀剂所覆盖区域下 面的氧化物区域。 如图5所示，采用上述方式对所述氧化物层220的中屯、部分进行蚀刻W形成窗口 215。区域220a对应于氧化物层220尚未被蚀刻的部分。在一个实施例中，在下一个步骤之前 利用光致抗蚀剂剥离液去除晶片上的剩余光致抗蚀剂。接下来将多晶娃沉积在衬底210W 及至少部分氧化物层220a的表面，W形成多晶娃层250,所述多晶娃可W是未渗杂的。在一 些实施例中，多晶娃层250的厚度可介于1和4微米之间。 接下来进行离子注入。尚未被蚀刻掉的剩余氧化物形成硬掩模W本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，所述半导体器件包括：第一导电类型的第一半导体材料；第二导电类型的第二半导体材料，所述第二半导体材料与所述第一半导体材料接触以在所述第二半导体材料和所述第一半导体材料接触之间形成结；第一氧化物层，所述第一氧化物层设置在所述第二半导体材料的一部分上方，使得所述第二半导体材料的剩余部分露出；多晶硅层，所述多晶硅层设置在所述第二半导体材料的露出部分和所述第一氧化物层的一部分上；第一导电层，所述第一导电层设置在所述多晶硅层上；以及第二导电层，所述第二导电层设置在所述第一半导体材料的下述表面上，所述表面与接触所述第二半导体材料的所述第一半导体材料的表面相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世冠，江挽澜，林意茵，蒋铭泰，彭智平，
申请(专利权)人：威世通用半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US