二极管结构及其制造方法技术

本公开提供一种二极管结构及其制造方法。其结构包括第一金属层、第一型的导电性半导体层、第二型的导电性半导体层、沟渠部以及第二金属层。第一型的导电性半导体层形成于第一金属层之上。第二型的导电性半导体层形成于第一型的导电性半导体层之上。第一型的导电性半导体层与第二型的导电性半导体层具有相反的导电性，且成一PN接面。沟渠部穿设于第二型的导电性半导体层与第一型的导电性半导体层，与第一型的导电性半导体层形成第一接触面，与第二型的导电性半导体层形成第二接触面。第二金属层形成于第二型的导电性半导体层与沟渠部之上。

【技术实现步骤摘要】
二极管结构及其制造方法
本公开涉及一种二极管结构，特别涉及一种沟渠混合式PIN萧特基二极管结构及其制造方法。
技术介绍
二极管为电路系统中常见的零组件之一，并广泛地应用于各式产品设备中。而因应不同的应用，二极管结构可以有不同的变化。例如PIN二极管与萧特基二极管均可作为功率二极管的应用。其中PIN二极管具有高击穿电压以及低反向电流，但PIN二极管的开关速度慢。另一方面萧特基二极管的开关速度快且具有低导通压降以及高正向导通电流，但萧特基二极管的漏电特性差。因此，遂有将PIN二极管与萧特基二极管整合于一二极管结构中，构成一混合式PIN萧特基二极管(MergedPINSchottkydiode)，以达到最佳的开关特性。而市场上整合有PIN二极管与萧特基二极管的混合式PIN萧特基二极管，其结构堆叠复杂，整体体积趋大，不利结构微型化，且其漏电特性无法符合高频应用需求。有鉴于此，实有必要在提供一种沟渠混合式PIN萧特基二极管结构(TrenchMergedPINSchottkydiode)及其制造方法，以解决前述问题，同时简化整体结构，提升工艺精确度，达到优化二极管特性的目的。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种二极管结构及其制造方法。利用沟渠结构架构的沟渠混合式PIN萧特基二极管结构(TrenchMergedPINSchottkydiode)，有利于缩小整体结构尺寸，同时优化二极管结构的特性。使二极管结构可提升单元密度、缩小骤回崩溃(snapback)的问题，并符合高电压应用需求，达到恢复时间快(开关损耗低)以及软恢复(softrecovery)特性(电压尖峰低、EMI低，系统效率高)等电性优化的目的。本公开的另一目的在于提供一种二极管结构及其制造方法。通过沟渠结构的导入，于工艺中易于控制导电性半导体材料的掺杂，提升不同导电性半导体层之间接面的准确度，进而优化二极管结构的性能。另一方面，沟渠的设计还可视实际应用需求围设半导体单元，使二极管结构可提升单元密度、缩小骤回崩溃(snapback)的问题，并符合高电压应用需求，达到恢复时间快(开关损耗低)以及软恢复﹙softrecovery﹚特性(电压尖峰低、EMI低，系统效率高)等电性优化的目的。为达前述目的，本公开提供一种二极管结构，其包括第一金属层、第一型的导电性半导体层、第二型的导电性半导体层、至少一沟渠部以及第二金属层。第一型的导电性半导体层形成于第一金属层之上。第二型的导电性半导体层形成于第一型的导电性半导体层之上，其中第一型的导电性半导体层与第二型的导电性半导体层具有相反的导电性，且于第一型的导电性半导体层与第二型的导电性半导体层之间形成一PN接面。至少一沟渠部穿设于第二型的导电性半导体层与第一型的导电性半导体层，与第一型的导电性半导体层形成一第一接触面，且与第二型的导电性半导体层形成一第二接触面。第二金属层形成于第二型的导电性半导体层与至少一沟渠部之上。于一实施例中，至少一沟渠部由一多晶硅材料层所构成，且多晶硅材料层与第一型的导电性半导体层以及第二型的导电性半导体层之间还设置有一氧化层。于一实施例中，至少一沟渠部由一导电材料层所构成，且导电材料层与第一型的导电性半导体层以及第二型的导电性半导体层之间还设置有一氧化层。于一实施例中第一型的导电性半导体层为一N型的导电性半导体层，第二型的导电性半导体层为一P+型的导电性半导体层。于一实施例中，第一接触面的面积大于第二接触面的面积。于一实施例中，第二型的导电性半导体层还自至少一沟渠部的侧壁向至少一沟渠部的底部延伸。于一实施例中，第一金属层为一阴极电极，第二金属层为一阳极电极。于一实施例中，第一金属层与第一型的导电性半导体层之间还包括一第一型掺杂的导电性半导体层。于一实施例中，至少一沟渠部还围设形成至少一半导体单元结构区。为达前述目的，本公开另提供一种二体极结构的制造方法，包括步骤：(a)提供一基板，基板包括一第一金属层与一第一型的导电性半导体层，其中第一型的导电性半导体层形成于第一金属层之上；(b)形成至少一沟渠，自第一型的导电性半导体层的一表面穿设于第一型的导电性半导体层之内；(c)通过第一型的导电性半导体层的表面掺杂一第二型的导电性半导体材料至部分的第一型的导电性半导体层，形成一第二型的导电性半导体层，其中第一型的导电性半导体层与第二型的导电性半导体层具有相反的导电性，且于第一型的导电性半导体层与第二型的导电性半导体层之间形成一PN接面；(d)以一导电材料填充至少一沟渠，形成一至少一沟渠部，其中至少一沟渠部与第一型的导电性半导体层形成一第一接触面，且至少一沟渠部与第二型的导电性半导体层形成一第二接触面；以及(e)形成一第二金属层，设置于第二型的导电性半导体层与至少一沟渠部之上。于一实施例中，步骤(b)包括：(b1)蚀刻第一型的导电性半导体层，形成至少一沟渠；以及(b2)于至少一沟渠的内壁形成一氧化层。于一实施例中，导电材料为一多晶硅材料或一金属材料。于一实施例中，第一型的导电性半导体层为一N型的导电性半导体层，第二型的导电性半导体层为一P+型的导电性半导体层。于一实施例中，第一接触面的面积大于第二接触面的面积。于一实施例中，第二型的导电性半导体层还自至少一沟渠部的侧壁向至少一沟渠部的底部延伸。于一实施例中，步骤(c)是利用一扩散法或一离子植入法形成第二型的导电性半导体层。于一实施例中，第一金属层为一阴极电极，第二金属层为一阳极电极。于一实施例中，第一金属层与第一型的导电性半导体层之间还包括一第一型掺杂的导电性半导体层。于一实施例中，至少一沟渠部还围设形成至少一半导体单元结构区。附图说明图1是公开本公开第一优选实施例的二极管结构的截面图。图2A至图2F是公开本公开第一优选实施例的二极管结构于各工艺流程阶段的结构截面图。图3是公开本公开第一优选实施例的二极管结构的制造方法流程图。图4是公开本公开第二优选实施例的二极管结构的截面图。图5是公开本公开二极管结构的沟渠设计的示范例。附图标记说明：1、1a：二极管结构1c：半导体单元10：第一金属层10a：基板11：第一型的导电性半导体层11a：第一型掺杂的导电性半导体层12：第二型的导电性半导体层13：沟渠部13’：沟渠13a：多晶硅材料层13b：氧化层13c：导电材料层14：第二金属层J：PN接面M1：第一接触面M2：第二接触面S11：表面S01～S06：步骤具体实施方式体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用于限制本公开。图1是公开本公开第一优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二极管结构，包括：/n一第一金属层；/n一第一型的导电性半导体层，形成于该第一金属层之上；/n一第二型的导电性半导体层，形成于该第一型的导电性半导体层之上，其中该第一型的导电性半导体层与该第二型的导电性半导体层具有相反的导电性，且于该第一型的导电性半导体层与该第二型的导电性半导体层之间形成一PN接面；/n至少一沟渠部，穿设于该第二型的导电性半导体层与该第一型的导电性半导体层，与该第一型的导电性半导体层形成一第一接触面，且与该第二型的导电性半导体层形成一第二接触面；以及/n一第二金属层，形成于该第二型的导电性半导体层与该至少一沟渠部之上。/n

【技术特征摘要】
1.一种二极管结构，包括：
一第一金属层；
一第一型的导电性半导体层，形成于该第一金属层之上；
一第二型的导电性半导体层，形成于该第一型的导电性半导体层之上，其中该第一型的导电性半导体层与该第二型的导电性半导体层具有相反的导电性，且于该第一型的导电性半导体层与该第二型的导电性半导体层之间形成一PN接面；
至少一沟渠部，穿设于该第二型的导电性半导体层与该第一型的导电性半导体层，与该第一型的导电性半导体层形成一第一接触面，且与该第二型的导电性半导体层形成一第二接触面；以及
一第二金属层，形成于该第二型的导电性半导体层与该至少一沟渠部之上。


2.如权利要求1所述的二极管结构，其中该沟渠部由一多晶硅材料层所构成，且该多晶硅材料层与该第一型的导电性半导体层以及该第二型的导电性半导体层之间还设置有一氧化层。


3.如权利要求1所述的二极管结构，其中该沟渠部由一导电材料层所构成，且该导电材料层与该第一型的导电性半导体层以及该第二型的导电性半导体层之间还设置有一氧化层。


4.如权利要求1所述的二极管结构，其中该第一型的导电性半导体层为一N型的导电性半导体层，该第二型的导电性半导体层为一P+型的导电性半导体层。


5.如权利要求1所述的二极管结构，其中该第一接触面的面积小于该第二接触面的面积。


6.如权利要求1所述的二极管结构，其中该第二型的导电性半导体层还自该至少一沟渠部的侧壁向该至少一沟渠部的底部延伸。


7.如权利要求1所述的二极管结构，其中该第一金属层为一阴极电极，该第二金属层为一阳极电极。


8.如权利要求1所述的二极管结构，其中该第一金属层与该第一型的导电性半导体层之间还包括一第一型掺杂的导电性半导体层。


9.如权利要求1所述的二极管结构，其中该至少一沟渠部还围设形成至少一半导体单元结构区。


10.一种二体极结构的制造方法，包括步骤：
(a)提供一基板，该基板包括一第一金属层与一第一型的导电性半导体层，其中该第一型的导电性半导体层形成于该第一金属层之上；
(b)形成至少一沟渠，自该第一型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁宏达，邱云贵，朱建仲，
申请(专利权)人：台湾茂矽电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71