肖特基二极管器件及其制作方法技术

本申请公开了一种肖特基二极管器件及其制作方法，所述肖特基二极管器件包括：外延片，具有外延层；所述外延层具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面具有功能区以及位于所述功能区两侧的沟槽区；位于所述沟槽区的多级沟槽，所述多级沟槽的侧壁以及底部露出的外延层表面内具有第一离子注入区域；所述多级沟槽包括：多个子沟槽，所述多个子沟槽在第一方向上，依次为第1级子沟槽至第N级子沟槽；同一所述多级沟槽中，在所述第一方向上，各个所述子沟槽的宽度依次增大，至少第1级子沟槽的侧壁具有侧墙保护结构；填充所述多级沟槽的第一金属电极，所述第一金属电极还覆盖所述第一表面的功能区，与所述第一表面的功能区具有肖特基接触。接触。接触。

Schottky diode device and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
肖特基二极管器件及其制作方法


[0001]本申请涉及半导体器件
，更具体的说，涉及一种肖特基二极管(Schottky barrier diodes，简称SBD)器件及其制作方法。

技术介绍

[0002]SiC作为近十几年来迅速发展的宽禁带半导体材料，与其它半导体材料(如Si，GaN及GaAs等)相比，SiC材料具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点。SiC可以热氧化生成二氧化硅，使得SiC MOSFET及SBD等功率器件和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
[0003]如图1所示，图1为一种常规SiC肖特基二极管器件的结构示意图，包括：基底11；设置在基底11上的外延层12；外延层12背离基底11的一侧表面包括功能区以及在功能区两侧的离子注入区13；外延层12背离基底11的一侧表面具有阳极；基底11背离外延层12的一侧薄膜具有阴极。一般的，外延层为N型掺杂的SiC，离子注入区13为P+掺杂(P型重掺杂)。对于图1所示器件结构，尤其是高压SBD器件，击穿电压和导通电阻的优化设计是互相影响，且相互矛盾的，获得高击穿电压一般就很难获得低的导通电阻，特别是平面型JBS(高压结势垒肖特基二极管)器件，高耐压设计时由于P+掺杂的离子注入区13注入深度受到工艺设备的限制，很难实现1um以上结深的P+注入。
[0004]虽然沟槽式SBD结构能够在SiC外延层中实现较深的P+注入，但是沟槽式SBD结构在沟槽底部容易产生高电场区域，在沟槽底部的槽角位置容易产生提前击穿和漏电问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种肖特基二极管器件及其制作方法，方案如下：
[0006]一种肖特基二极管器件，包括：
[0007]外延片，具有外延层；所述外延层具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面具有功能区以及位于所述功能区两侧的沟槽区；
[0008]位于所述沟槽区的多级沟槽，所述多级沟槽的侧壁以及底部露出的外延层表面内具有第一离子注入区域；
[0009]所述多级沟槽包括：多个子沟槽，所述多个子沟槽在第一方向上，依次为第1级子沟槽至第N级子沟槽，N为大于1的正整数；所述第一方向为所述第二表面指向所述第一表面的方向；同一所述多级沟槽中，在所述第一方向上，各个所述子沟槽的宽度依次增大，至少第1级子沟槽的侧壁具有侧墙保护结构；
[0010]填充所述多级沟槽的第一金属电极，所述第一金属电极还覆盖所述第一表面的功能区，与所述第一表面的功能区具有肖特基接触。
[0011]优选的，在上述肖特基二极管器件中，所述侧墙保护结构具有开口，用于露出所述多级沟槽的底部；
[0012]位于所述开口内的欧姆接触结构；
[0013]其中，所述第一金属电极通过所述欧姆接触结构与所述多级沟槽底部的所述第一离子注入区电连接。
[0014]优选的，在上述肖特基二极管器件中，所述外延层为SiC层；
[0015]所述欧姆接触结构为基于所述SiC层形成的金属络合物。
[0016]优选的，在上述肖特基二极管器件中，在所述第一方向上，所述欧姆接触结构的高度小于所述第1级子沟槽的高度，且小于所述侧墙保护结构的高度。
[0017]优选的，在上述肖特基二极管器件中，在所述第一方向上，所述侧墙保护结构的高度不超过所述第1级子沟槽的高度。
[0018]优选的，在上述肖特基二极管器件中，所述侧墙保护结构为SiO2层，或SiN层。
[0019]优选的，在上述肖特基二极管器件中，所述外延片包括半导体基底，所述第二表面与所述半导体基底相对设置；
[0020]其中，所述半导体基底背离所述外延层的一侧表面具有第二金属电极。
[0021]优选的，在上述肖特基二极管器件中，所述第一表面内具有包围所述多级沟槽开口的第二离子注入区，所述第二离子注入区与所述第一离子注入区接触；
[0022]其中，所述第二离子注入区与所述第一离子注入区均是与所述外延层反型掺杂。
[0023]本申请还提供了一种肖特基二极管器件的制作方法，包括：
[0024]提供外延片，具有外延层；所述外延层具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面具有功能区以及位于所述功能区两侧的沟槽区；
[0025]在所述沟槽区形成多级沟槽，所述多级沟槽包括：多个子沟槽，所述多个子沟槽在第一方向上，依次为第1级子沟槽至第N级子沟槽，N为大于1的正整数；所述第一方向为所述第二表面指向所述第一表面的方向；同一所述多级沟槽中，在所述第一方向上，各个所述子沟槽的宽度依次增大；
[0026]在所述多级沟槽的侧壁以及底部露出的外延层表面内形成第一离子注入区域；
[0027]至少在第1级子沟槽的侧壁形成侧墙保护结构；
[0028]在所述多级沟槽内形成第一级金属电极，所述第一金属电极还覆盖所述第一表面的功能区，与所述第一表面的功能区具有肖特基接触。
[0029]优选的，在上述制作方法中，形成所述侧墙保护结构的方法包括：
[0030]形成绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖所述多级沟槽的侧壁以及底部，且覆盖所述第一表面的功能区；
[0031]在所述绝缘介质层对应所述多级沟槽底部的区域形成开口，以露出所述多级沟槽的部分底部区域；
[0032]去除所述第一表面上的所述绝缘介质层以及所述多级沟槽内的部分所述绝缘介质层，所述多级沟槽内保留的所述绝缘介质层为所述侧墙保护结构。
[0033]优选的，在上述制作方法中，在去除所述第一表面上的所述绝缘介质层以及所述多级沟槽内的部分所述绝缘介质层前，还包括：
[0034]在所述开口的底部形成第一金属层；
[0035]基于所述第一金属层，形成所述欧姆接触结构。
[0036]通过上述描述可知，本申请技术方案提供的肖特基二极管器件及其制作方法中，
所述肖特基二极管器件包括：外延片，具有外延层；所述外延层具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面具有功能区以及位于所述功能区两侧的沟槽区；位于所述沟槽区的多级沟槽，所述多级沟槽的侧壁以及底部露出的外延层表面内具有第一离子注入区域；所述多级沟槽包括：多个子沟槽，所述多个子沟槽在第一方向上，依次为第1级子沟槽至第N级子沟槽，N为大于1的正整数；所述第一方向为所述第二表面指向所述第一表面的方向；同一所述多级沟槽中，在所述第一方向上，各个所述子沟槽的宽度依次增大，至少第1级子沟槽的侧壁具有侧墙保护结构；填充所述多级沟槽的第一金属电极，所述第一金属电极还覆盖所述第一表面的功能区，与所述第一表面的功能区具有肖特基接触。本申请技术方案通过设置所述侧墙保护结构，解决了多级沟槽的槽角位置容易产生提前击穿和漏电问题。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管器件，其特征在于，包括：外延片，具有外延层；所述外延层具有相对的第一表面和第二表面；所述第一表面具有功能区以及位于所述功能区两侧的沟槽区；位于所述沟槽区的多级沟槽，所述多级沟槽的侧壁以及底部露出的外延层表面内具有第一离子注入区域；所述多级沟槽包括：多个子沟槽，所述多个子沟槽在第一方向上，依次为第1级子沟槽至第N级子沟槽，N为大于1的正整数；所述第一方向为所述第二表面指向所述第一表面的方向；同一所述多级沟槽中，在所述第一方向上，各个所述子沟槽的宽度依次增大，至少第1级子沟槽的侧壁具有侧墙保护结构；填充所述多级沟槽的第一金属电极，所述第一金属电极还覆盖所述第一表面的功能区，与所述第一表面的功能区具有肖特基接触。2.根据权利要求1所述的肖特基二极管器件，其特征在于，所述侧墙保护结构具有开口，用于露出所述多级沟槽的底部；位于所述开口内的欧姆接触结构；其中，所述第一金属电极通过所述欧姆接触结构与所述多级沟槽底部的所述第一离子注入区电连接。3.根据权利要求2所述的肖特基二极管器件，其特征在于，所述外延层为SiC层；所述欧姆接触结构为基于所述SiC层形成的金属络合物。4.根据权利要求2所述的肖特基二极管器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述欧姆接触结构的高度小于所述第1级子沟槽的高度，且小于所述侧墙保护结构的高度。5.根据权利要求1所述的肖特基二极管器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述侧墙保护结构的高度不超过所述第1级子沟槽的高度。6.根据权利要求1所述的肖特基二极管器件，其特征在于，所述侧墙保护结构为SiO2层，或SiN层。7.根据权利要求1所述的肖特基二极管器件，其特征在于，所述外延片包括半导体基底，所述第二表面与所述半导体基底相对设置；其中，所述半导体基底背离所述外延层的一侧表面具有第二金属电...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：