沟道型肖特基整流器制造技术

提供了一种肖特基整流器。该肖特基整流器包含：（ａ）半导体区域，具有第一面和与之相对的第二面，该半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的第一传导类型的漂移区域，漂移区域具有比阴极区域低的净掺杂浓度；（ｂ）一个或更多的沟道，这些沟道从第二面延伸到半导体区域，并且在半导体区域内限定了一个或更多的台面式晶体管；（ｃ）在沟道的下部与半导体区域交界的绝缘区域；（ｄ）阳极，该阳极（ｉ）在第二面处与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，（ｉｉ）在沟道上部内与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，（ｉｉｉ）在沟道下部与绝缘区域交界。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整流器，尤其涉及肖特基势垒整流装置，以及形成这些装置的方法。
技术介绍
整流器在前向方向上对电流具有相对低的电阻，而反向对电流具有高的电阻。肖特基势垒整流器是整流器中的一种，这种整流器已经用于开关模式电源和其它高速电源开关应用，如马达驱动器，作为输出整流器。这些装置能够传送大容量的前向电流并且支持大的反向截止电压。授予Mehrotra等人的题目为“具有MOS沟道的肖特基势垒整流器”的美国专利No.5,365,102，其全部内容在此引入作为参考，其公开的肖特基势垒整流器的击穿电压比由理想的不连续平行平面PN结在理论上可得到的更高。图1显示了一个所述整流器的实施例的截面图。在该图中，整流器10包含第一传导类型(通常是N型传导)的半导体基片12，该半导体基片具有第一面12a和第二对立面12b。基片12包括与第一面12a交界的相对高的掺杂阴极区12c(显示为N+)。第一传导型的漂移区12d(显示为N)从阴极区12c延伸到第二面12b。因此，阴极区域12c的掺杂浓度比漂移区12d的浓度要大。在漂移区12d中形成有由相对两边14a和14b限定的、截面宽度为“Wm”的凸台(mesa)14。该凸台可以是长条的、矩形的、圆柱形的或其它类似的几何形状。在凸台的两侧具有绝缘区16a和16b(SiO2)。该整流器还包括绝缘区16a和16b上的阳极18。阳极18在第二面12b上与凸台14形成了肖特基整流接触。在阳极/凸台界面处形成的肖特基绝缘栅的高度取决于所使用的电极金属和半导体的类型(如，Si，Ge，GaAs，和SiC)，并且也取决于凸台14的掺杂浓度。最后，在第一面12a上挨着阴极区12c具有阴极20。阴极20与阴极区12c电阻性地连接。根据美国专利No.5,612,567，由于漂移区14的凸台形部分中的大多数电荷载流子和与沟道的绝缘侧壁16a和16b相对的金属阳极18之间发生了电耦合，借助于图1所示的装置，可以获得理想的效果。特别是，金属半导体接触(肖特基接触)中心的电场相对于理想的平行平面整流器大大减小。肖特基接触中心处的电场减小通过肖特基绝缘栅高度的减小而使反向偏压泄漏电流大大减小。反向偏压泄漏电流是在反向偏压(介质)模式操作下整流器中的电流。而且，电场分布的峰值从金属半导体接触漂移到漂移区。由于电场的峰值从肖特基接触区的移开，凸台能够支持更高的击穿电压，因此提供了比理想的平行平面整流器更高的击穿电压(反向截止电压)。随着相应于对减小的电源消耗和提高的能源效率的需要，现代电源电压持续减小，减小电源整流器上的前向偏压电压降是很有利的。减小电源消耗的需要也使得需要使反向偏压泄漏电流变得最小。因此，为了减小电源消耗，前向偏压电压降和反向偏压泄漏电流两者都应该被最小化。不幸的是，尽管美国专利No.5,365,102中的沟道型肖特基整流器具有高的反向偏压击穿电压(截止电压)和低的反向偏压泄漏电流，但这种设计对于许多能量效率高的应用是不利的，因为它导致了整流器中高的前向偏压电压降。授予Bagila的题目为“肖特基势垒整流器及其制造方法”的美国专利No.5,612,567公开的全部内容在此引入作为参考，该申请公开了通过修改美国专利No.5,365,102中的沟道型肖特基整流器能同时获得低的前向偏压电压降、低的反向偏压泄漏电流和高的击穿电压。特别是，漂移区域的凸台部分具有不均匀的掺杂浓度，这样据说能够提供低的前向偏压电压降，以及高的截止电压和低的反向偏压泄漏电流。漂移区域最好不均匀地掺杂，从而使掺杂浓度在远离阳极和漂移区域之间的肖特基整流结的方向上单调地增加。不均匀的掺杂最好在漂移区沿着一个更高掺杂的阴极的外沿增长期间，通过执行计算机控制现场掺杂而取得。掺杂分布和浓度被合适地选择，以便当整流器在击穿的开始被反向偏压时，漂移区域的电场分布基本上是均匀的和/或负斜率的，以便在从肖特基整流结到阴极的方向上有单调减小的分布。不幸的是，对于分级掺杂分布的需要给制造过程增加了复杂性，以及由此产生的费用。因此，在本领域中有一种需要，即，提供一种能容易制造的肖特基势垒整流器，同时提供低的前向偏压电压降、低的反向偏压泄漏电流和高的击穿电压。
技术实现思路
上述的其它的需要被本专利技术满足。具体而言，提供了一种肖特基整流器，该肖特基整流器包含(a)半导体区域，具有第一面和与之相对的第二面，该半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的第一传导类型的漂移区域，漂移区域具有比阴极区域低的净掺杂浓度；(b)一个或更多的沟道，这些沟道从第二面延伸到半导体区域，并且在半导体区域内限定了一个或更多的台面式晶体管；(c)在沟道的下部与半导体区域交界的绝缘区域；(d)阳极，该阳极(i)在第二面处与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(ii)在沟道上部内与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(iii)在沟道下部与绝缘区域交界。优选的，该半导体是硅，第一传导类型是n型传导，并且在第一面上具有阴极。沟道的下部优选地大约占沟道深度的25-40％。在某些实施例中，沟道延伸到了阴极区域，绝缘的沟道下部最好延伸在阴极区和漂移区之间。绝缘区优选包含二氧化硅，该二氧化硅是沉积或者热生长的。在某些实施例中，在绝缘区上沉积有多晶硅区，并形成阳极部分。本专利技术也提供了一种形成沟道型肖特基整流器的方法。该方法包含(a)形成半导体区域，其具有第一面和与之相对的第二面，该半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的第一传导类型的漂移区域，漂移区域具有比阴极区域低的净掺杂浓度；(b)形成一个或更多的沟道，这些沟道从第二面延伸到半导体区域，并且在半导体区域内限定了一个或更多的凸台；(c)在沟道的下部形成与半导体区域交界的绝缘区域；(d)形成阳极，该阳极(i)在第二面处与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(ii)与沟道上部内与半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(iii)在沟道下部与绝缘区域交界。形成半导体区域的步骤优选的包含提供相应于阴极区的半导体基片，并在基片上生成相应于漂移区的外延半导体层。形成沟道的步骤优选的包含在半导体区的第二面上形成图案掩膜层，并且通过该掩膜层蚀刻这些沟道。形成绝缘区的步骤包含在第二面上和在沟道中提供氧化层，并且随后蚀刻该氧化层的一部分。在某些实施例中，在氧化层(该氧化层可以是热生长的)上施加光阻材料图案，并且蚀刻掉未被光阻材料覆盖的氧化层部分，于是除去光阻材料。在其它实施例中，在氧化层(该氧化层可以是热生长的)上提供多晶硅层，并且对多晶硅层进行蚀刻，以便露出第二面上和沟道上部的氧化层，并且随后通过蚀刻除去这些暴露部分。形成绝缘区的步骤也包含沉积氧化层。例如，可以在第二面上和沟道里面沉积原硅酸四乙酯(tetraethylorthosilicate)。然后对原硅酸四乙酯进行蚀刻，直到从第二表面上和沟道的上部中除去。因此，可以把四乙基原硅酸盐转化为高密度的二氧化硅层。本专利技术的一个优点在于提供了一种新型的肖特基绝缘栅整流器，其具有低的前向偏压电压降、低的反向偏压泄漏电流和高击穿电压。这种肖特基势垒整流器的其他优点在于，使用简单，并且生产工艺成本低。通过本专利技术的详细描述、实施例和权利要求，可以很清楚地理解本专利技术的其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肖特基整流器，包含：　　　　半导体区域，具有相对的第一面和第二面，所述半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的所述第一传导类型的漂移区域，所述漂移区域具有比所述阴极区域更低的净掺杂浓度；　　　　一个或更多的沟道，这些沟道从所述的第二面延伸到所述半导体区域内，并在所述半导体区域内限定了一个或更多的凸台；　　　　在所述沟道的下部与所述半导体区域交界的绝缘区域；和　　　　阳极，该阳极（ａ）在所述第二面处与所述半导体区域交界并形成肖特基整流接触，（ｂ）在所述沟道上部内与所述半导体区域交界并形成肖特基整流接触，（ｃ）在所述沟道下部与所述绝缘区域交界。

【技术特征摘要】
US 2000-8-31 09/653,0841.一种肖特基整流器，包含半导体区域，具有相对的第一面和第二面，所述半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的所述第一传导类型的漂移区域，所述漂移区域具有比所述阴极区域更低的净掺杂浓度；一个或更多的沟道，这些沟道从所述的第二面延伸到所述半导体区域内，并在所述半导体区域内限定了一个或更多的凸台；在所述沟道的下部与所述半导体区域交界的绝缘区域；和阳极，该阳极(a)在所述第二面处与所述半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(b)在所述沟道上部内与所述半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(c)在所述沟道下部与所述绝缘区域交界。2.如权利要求1所述的肖特基整流器，其中所述的半导体是硅。3.如权利要求1所述的肖特基整流器，其中所述的第一传导类型是n型传导。4.如权利要求1所述的肖特基整流器，其中所述的沟道延伸到所述的阴极区域中。5.如权利要求4所述的肖特基整流器，其中所述沟道的下部在所述阴极区域和所述漂移区域之间延伸。6.如权利要求1所述的肖特基整流器，其中所述的绝缘区域包含二氧化硅。7.如权利要求6所述的肖特基整流器，其中所述的二氧化硅是沉积二氧化硅。8.如权利要求6所述的肖特基整流器，其中所述的二氧化硅是从所述半导体区域热生长的。9.如权利要求1所述的肖特基整流器，其中在所述的绝缘区域上沉积多晶硅区域，并形成所述阳极的一部分。10.一种形成沟道型肖特基整流器的方法，包括形成半导体区域，该区域具有相对的第一面和第二面，所述半导体区域包含与第一面交界的第一传导类型的阴极区域和与第二面交界的所述第一传导类型的漂移区域，所述漂移区域具有比所述阴极区域更低的净掺杂浓度；形成一个或更多的沟道，这些沟道从所述的第二面延伸到所述半导体区域内，并在所述半导体区域内限定了一个或更多的凸台；在所述沟道的下部形成与所述半导体区域交界的绝缘区域；和形成阳极，该阳极(a)在所述第二面处与所述半导体区域交界并形成肖特基整流接触，(b)在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：石甫渊，陈世冠，苏根政，崔炎曼，
申请(专利权)人：通用半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]