沟槽式肖特基的终端结构及沟槽式肖特基制造技术

本实用新型专利技术提供沟槽式肖特基终端结构及沟槽式肖特基，沟槽式肖特基终端结构包括外延层，形成于外延层的表层中的沟槽、填充在沟槽中的多晶硅、形成于沟槽与多晶硅之间的栅氧化层、形成于衬底表面的介质层和形成于介质层表面的正面金属电极，沟槽为多个。沟槽式肖特基包括原胞区和终端区，终端区的结构为上述的终端结构。该沟槽式肖特基终端结构将现有技术中单个宽沟槽改为多个窄沟槽，使终端区沟槽刻蚀时制造的沟槽的深度与原胞区趋于接近，终端区和原胞区交界处的电场分布平缓，器件稳定性提高，之后的poly填充和刻蚀后的光刻工艺难度降低；孔层光刻的工艺难度的降低；沟槽中的多晶硅与正面金属电极短接，提升器件终端可靠性。

Groove type Schottky terminal structure and groove type Schottky

The utility model provides groove Schottky terminal structure and groove Schottky, the groove type Schottky terminal structure includes the epitaxial layer, the groove formed in the surface layer of the epitaxial layer, the polysilicon filled in the groove, the gate oxide layer formed between the groove and the polysilicon, the medium layer formed on the surface of the substrate and formed in the medium. The front metal electrode on the surface of the quality layer is a plurality of grooves. The groove type Schottky cell includes the original cell area and the terminal area, and the terminal area structure is the terminal structure. The trench type Schottky terminal structure transforms the single wide groove slot into a number of narrow grooves in the existing technology, which makes the depth of the groove made in the groove etching of the terminal area close to the original cell area. The distribution of the electric field at the junction of the terminal area and the original cell area is slow, the stability of the device is improved, and the subsequent poly filling and etching process difficulty is difficult. The process difficulty of the hole lithography is reduced; the polysilicon in the grooves is short connected with the front metal electrode to enhance the terminal reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】
沟槽式肖特基的终端结构及沟槽式肖特基
本技术涉及半导体器件
，尤其是沟槽式肖特基的终端结构及沟槽式肖特基。
技术介绍
目前常见的沟槽型肖特基器件的终端结构多是采用数十微米以内的单个宽大沟槽的终端结构，而这种宽沟槽结构的终端加工过程及产品存在以下几个问题：沟槽加工工艺上的难度较大，由于沟槽刻蚀的工艺能力限制，终端的宽大沟槽一般与原胞区的小沟槽深度上有较大差异；由于较大区域的沟槽，使在poly填充和刻蚀后的光刻工艺的难度也较大，涂胶、曝光显影均较常规的平面器件要高，因此常出现涂胶、显影不良的情况，对器件可靠性有影响；后续孔层的光刻需要对沟槽侧壁的poly进行对准，故需要对侧壁的poly尺寸要求较高。因此，此种结构的沟槽在加工工艺以及后续的光刻、刻蚀工艺的要求较高，工艺稳定性对器件的可靠性影响较大。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供沟槽式肖特基的终端结构及沟槽式肖特基，降低加工难度，提升器件的可靠性。为解决上述技术问题，本技术的一个目的是沟槽式肖特基的终端结构，包括外延层，形成于外延层的表层中的沟槽、填充在沟槽中的多晶硅、形成于沟槽与多晶硅之间的栅氧化层、形成于衬底表面的介质层和形成于介质层表面的正面金属电极，沟槽为多个。技术方案中，优选的，沟槽的宽度小于3um。技术方案中，优选的，沟槽的深度为1-5um。技术方案中，优选的，沟槽的深度与沟槽式肖特基的原胞区的沟槽深度一致。技术方案中，优选的，介质层中还形成有若干个孔，孔位于多晶硅的上方，孔贯穿介质层的顶部与底部，孔中填充有正面金属电极，正面金属电极与多晶硅之间形成有势垒金属。技术方案中，优选的，还包括衬底，外延层形成于衬底表面。技术方案中，优选的，外延层为N型外延。技术方案中，优选的，衬底为N型衬底。本技术的另一目的是提供沟槽式肖特基，包括原胞区和终端区，终端区的结构为上述的终端结构。本技术具有的优点和积极效果是：1.将沟槽式肖特基的终端区由单个宽大沟槽的结构改为刻蚀多个沟槽，对同一器件来说，可使终端区沟槽刻蚀时制造的沟槽的深度与原胞区趋于接近，使终端区和原胞区交界处的电场分布更加平缓，器件的稳定性提高。2.该沟槽式肖特基终端结构将现有技术中单个宽沟槽改为多个窄沟槽沟槽后，多晶硅填充及多晶硅刻蚀的难度降低，涂胶、曝光显影均与常规平面器件相一致，无特殊要求。3.该沟槽式肖特基终端结构将现有技术中单个宽沟槽改为多个窄沟槽沟槽后，使后续的孔层光刻的工艺难度的降低，光刻的套刻只需要与前层的沟槽层套刻即可，不受poly刻蚀工艺的影响。4.该沟槽式肖特基终端结构，其多晶硅上方的介质层中开窗，并沉积势垒金属，使其沟槽中的多晶硅与正面金属电极短接，从而可以进一步提升器件的终端可靠性。附图说明图1是现有技术中沟槽式肖特基的截面结构示意图。图2是本技术中的沟槽式肖特基的截面结构示意图。图3是本技术实施例中第二步中光刻使用的掩模板的结构示意图。图4是本技术实施例中第五步中光刻使用的掩模板的结构示意图。图中：1、衬底2、外延层3、沟槽4、多晶硅5、栅氧化层6、介质层7、正面金属电极8、孔9、势垒金属10、原胞区11、终端区12、不透光区13、透光区14、终端区15、终端区16、透光区具体实施方式肖特基二极管由于其低的正向导通压降和快速的反向恢复时间，得到了广泛的应用，但传统的平面肖特基二极管的反向漏电流大，而沟槽式肖特基结构器件，电场耦合作用改变了一定电压下的电场强度分布，减小了反向漏电流，提高了其反向击穿电压，被广泛的应用。如图1所示，目前常见的沟槽式肖特基器件的终端区的结构多是单个宽沟槽结构，由于现有沟槽刻蚀工艺在刻蚀过程中的各向同性，使得在刻蚀宽度大的终端区沟槽时，产生的沟槽深度与刻蚀原胞区的窄沟槽时的深度有差异，而沟槽的深度会影响器件的击穿电压、漏电流密度和正向导通电压等性能，并且要控制好宽沟槽刻蚀时的深度，会使沟槽加工工艺上的难度加大；同时，由于较宽的终端区沟槽，使poly填充并刻蚀后的光刻工艺难度加大。因此，为了解决以上问题，本技术的一个目的是提供沟槽式肖特基的终端结构，如图2所示，包括衬底1、形成于衬底1上的外延层2、形成于外延层2的表层中的沟槽3、填充在沟槽3中的多晶硅4、形成于沟槽3与多晶硅4之间的栅氧化层5、形成于衬底1表面的介质层6和形成于介质层6表面的正面金属电极7，其中，沟槽3为多个。将沟槽式肖特基的终端区由单个宽大沟槽的结构改为刻蚀多个沟槽，对同一器件来说，其沟槽的宽度必然变窄，如此可使终端区沟槽刻蚀时制造的沟槽的深度与原胞区趋于接近，使终端区和原胞区交界处的电场分布更加平缓，器件的稳定性提高，另一方面，沟槽由单个宽大沟槽改为多个较窄的沟槽后，沟槽的多晶硅填充及多晶硅刻蚀难度降低，工艺可控性更高，在涂胶与曝光显影处理时与常规平面器件的处理方法一致，无特殊要求，并且，后序的孔层刻蚀的工艺难度也会降低。优选的，沟槽3的宽度小于3um，沟槽3刻蚀的宽度越窄，刻蚀时其深度可与原胞区沟槽深度越接近，而通常器件原胞区的沟槽宽度为几微米，因此，不仅沟槽的数量为多个，其宽度也需要小于一定值，才可使终端区沟槽与原胞区沟槽深度基本接近。优选的，沟槽3的深度为1-5um，更优选的，沟槽3的深度与原胞区的沟槽深度一致，可以使得终端和原胞区的交界处的电场分布更加平缓，器件稳定性更高。衬底材料优选N型衬底上生长N型外延。优选的，介质层6中还形成有孔8，孔8位于多晶硅4的上方，孔8贯穿介质层6的顶部与底部，孔8中填充有正面金属电极7，正面金属电极7与多晶硅4之间形成有势垒金属9。孔8可以为1个，也可以为多个，孔8的俯视平面可以为任何形状，例如圆形、长方形，只要保证介质层6中存在一处区域使正面金属电极7与多晶硅4之间导通的任何结构均可实现本技术，该沟槽式肖特基的终端结构中，沉积的势垒金属会和多晶硅形成势垒接触，从而在终端区刻蚀的孔处将多晶硅与正面金属电极连接起来，保证终端的稳定性，保证器件反偏的时候多晶硅上也是稳定的零电位。本技术的另一目的是提供沟槽式肖特基，如图2所示，包括原胞区10和终端区11，其中终端区11的结构为上述沟槽式肖特基终端结构。制备本技术的沟槽式肖特基的终端区结构，采用的沟槽刻蚀方法包括在沟槽式肖特基终端区刻蚀多个沟槽，沟槽的宽度小于3um。即将现有工艺中沟槽肖特基终端区的单个数十微米宽的宽大沟槽结构换为多个窄沟槽，从而可以降低终端区的沟槽与原胞区沟槽深度上的差异，并且降低沟槽加工工艺难度。其中，具体的刻蚀多个沟槽步骤包括：第一步、提供衬底材料；第二步、使用化学气象沉积法或氧化法在衬底材料上制造硬掩膜层；第三步、在硬掩膜层上光刻图形，光刻时使用的掩模板上终端区有多个透光区域，其透光区域的宽度小于3um，与原胞区的透光区域的宽度接近为好；第四步、使用干法刻蚀出掩膜层；第五步、去除光刻胶；第六步、刻蚀沟槽，从而在终端区产生多个窄沟槽。制备本技术的沟槽式肖特基的方法，包括：1)提供衬底材料，衬底材料优选为长有N型外延的N型衬底；2)在衬底材料上进行沟槽刻蚀，其中，对终端区的沟槽刻蚀使用上述终端区沟槽刻蚀方法进行刻蚀；3)在步骤2)得到的产品的表面生长栅氧化层；4)在步骤3)得到的产品表面沉积多晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.沟槽式肖特基的终端结构，其特征在于：包括外延层，形成于所述外延层的表层中的沟槽、填充在所述沟槽中的多晶硅、形成于所述沟槽与所述多晶硅之间的栅氧化层、形成于衬底表面的介质层和形成于所述介质层表面的正面金属电极，所述沟槽为多个，所述沟槽的深度与所述沟槽式肖特基的原胞区的沟槽深度一致，所述介质层中还形成有若干个孔，所述孔位于所述多晶硅的上方，所述孔贯穿所述介质层的顶部与底部，所述孔中填充有正面金属电极，所述正面金属电极与所述多晶硅之间形成有势垒金属。

【技术特征摘要】
1.沟槽式肖特基的终端结构，其特征在于：包括外延层，形成于所述外延层的表层中的沟槽、填充在所述沟槽中的多晶硅、形成于所述沟槽与所述多晶硅之间的栅氧化层、形成于衬底表面的介质层和形成于所述介质层表面的正面金属电极，所述沟槽为多个，所述沟槽的深度与所述沟槽式肖特基的原胞区的沟槽深度一致，所述介质层中还形成有若干个孔，所述孔位于所述多晶硅的上方，所述孔贯穿所述介质层的顶部与底部，所述孔中填充有正面金属电极，所述正面金属电极与所述多晶硅之间形成有势垒金属。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万礼，王彦君，孙晨光，徐长坡，刘晓芳，董子旭，刘闯，张晋英，刘文彬，李子科，于波，戴明磊，徐阳，刘丽媛，张俊芳，
申请(专利权)人：天津环鑫科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12