一种沟槽型半导体整流器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种沟槽型半导体整流器。其包括半导体基板、第一导电类型衬底及第一导电类型漂移区；一个或多个沟槽从所述第一主面延伸进入至第一导电类型漂移区，并在第一导电类型漂移区上部限定出一个或多个台面部，所述台面部的上部设置有第一导电类型注入层；沟槽内壁上覆盖有绝缘氧化层，在覆盖有绝缘氧化层的沟槽内淀积第一电极；第一导电类型漂移区对应于沟槽的槽底设置第二导电类型包围层，所述第二导电类型包围层包覆所述沟槽的槽底；所述半导体基板对应于第一主面上方淀积有第一金属层；所述半导体基板的第二主面上覆盖有第二金属层。本实用新型专利技术制造成本低廉、降低了肖特基整流器反向漏电流及肖特基整流器正向导通压降。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体整流器，尤其是一种沟槽型半导体整流器。
技术介绍
金属和半导体接触时，由于金属的功函数一般和半导体的功函数不同而存在接触 电势差，结果在接触面附近形成势垒，通常称为肖特基势垒。以金属和η型半导体接触为 例，当金属与η型半导体接触时，两种材料之间电子就会通过交换达到一个热平衡，最终使 整个结的费米能级处处相等。开始的时候，电子从金属中逃逸要比从半导体中逃逸所遇到 的势垒要高，因而，在达到热平衡的过程中，有净电子流从半导体流向金属，使金属带负电， 半导体带正电，半导体中的正电荷是由界面处电子耗尽后剩余的一薄层带正电的施主离子 所形成的，这样的一个偶极层类似于一个Ρ+η结。于是，当金属-半导体正向偏置时(即金 属相对η型半导体加正电压)，肖特基势垒整流器正向导通电阻主要由金属_半导体势垒高 度、半导体区域电阻及其余接触电阻的串联电阻所决定；当金属_半导体反向偏置时(即η 型半导体相对金属加正电压)，肖特基势垒整流器金属_半导体结处的耗尽层变宽，阻断电 流流通。肖特基势垒整流器即是利用了肖特基势垒的这种单向导通特性。通常情况，整流 器既需要正向导通时要有较低的正向导通压降，又需要反向阻断时要有很高的反向阻断电 阻，从而能够以较低功耗损失流过较大的正向电流，又能在反向阻断时尽可能的减小反向 漏电流。能够同时影响肖特基势垒整流器正向导通压降和反向漏电流的包括肖特基势垒 高度和肖特基势垒整流器的半导体区域电阻。肖特基势垒高度由所选金属材料、半导体材 料及与金属相接触的半导体区域的掺杂浓度来决定，通常在给定金属和半导体材料的前提 下，与金属接触的半导体区域掺杂浓度越浓，金属-半导体结的势垒高度就越低，从而电流 流过结的压降就越小；为了维持高反偏阻断电压及小的反偏漏电流，肖特基势垒整流器的 半导体区域典型的选择为电阻率较高且厚度较厚，以至于在器件反向偏置时，金属_半导 体结界面处的反偏电场不会过高，然而半导体区域较高的电阻率和较厚的厚度又会增大整 流器正向导通压降。因此，既要尽可能的降低整流器正向导通压降，又要尽量减小整流器的 反向漏电流，就成为整流器的重要发展方向。专利CN101114670A中公开了一种沟槽型肖特基势垒整流器的结构，如专利 CN101114670A中附图1所示，所述沟槽型肖特基势垒整流器包括具有两个相对主面的半 导体基板，其上部为低掺杂浓度的第一导电类型漂移区，其上表面为第一主面，所述半导 体基板的下部为高掺杂浓度的第一导电类型衬底层，其下表面为第二主面，一个或多个沟 槽由所述第一表面延伸进入所述第一导电类型衬底层并由此限定出一个或多个台面部，所 述沟槽内表面生长有绝缘层，所述沟槽内填充有第一电极，所述沟槽和台面部上面覆盖有 第一金属层，第一金属层与所述第一电极欧姆接触，同时与所述台面部的表面肖特基接触， 形成一定高度的肖特基势垒，第一金属层成为肖特基势垒半导体器件的阳极电极，在所述第二主面表面覆盖有第二金属层，并与第二主面形成欧姆接触，第二金属层成为肖特基势 垒半导体的阴极电极。由于沟槽的存在，且沟槽深度垂直伸入至高掺杂浓度的衬底层，因 此当整流器施加反向电压时，相邻沟槽间存在电荷耦合效应，最大电场强度的位置由普通 平面肖特基结构中的表面肖特基结处下移至接近沟槽底部的沟槽侧壁附近区域，如专利 CN101114670A的附图2所示。肖特基结处电场强度的降低，使得反向漏电流比普通平面肖 特基势垒半导体器件显著减小。然而，由于许多整流器应用都需要反向能够承受较高的阻断电压，正向导通时又 要有较低的导通压降，因此，上述专利结构中的第一导电类型漂移区若选择为电阻率较高、 厚度较厚，则即不利于降低正向导通压降，又不利于实现伸入至衬底层的沟槽刻蚀；若第一 导电类型漂移区选择为电阻率较小、厚度较薄，则又无法实现高反向阻断电压。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽型半导体整流 器，其制造成本低廉、降低了整流器反向漏电流及整流器正向导通压降。按照本技术提供的技术方案，所述沟槽型半导体整流器，在所述整流器的截 面上，包括具有两个相对主面的半导体基板、位于半导体基板下部的第一导电类型衬底及 位于半导体基板上部的第一导电类型漂移区，所述第一导电类型衬底邻接第一导电类型漂 移区；所述第一导电类型衬底的表面为半导体基板的第二主面，所述第一导电类型漂移区 的表面为半导体基板的第一主面；所述第一导电类型漂移区的掺杂浓度低于第一导电类型 衬底的掺杂浓度；其创新在于一个或多个沟槽从所述第一主面延伸进入至第一导电类型漂移区，并在第一导电 类型漂移区上部限定出一个或多个台面部；所述台面部的上部均设置有第一导电类型注入 层；所述第一导电类型注入层的掺杂浓度大于第一导电类型漂移区的掺杂浓度；所述沟槽内壁上覆盖有绝缘氧化层，在所述覆盖有绝缘氧化层的沟槽内淀积第一 电极；所述第一导电类型漂移区对应于沟槽的槽底设置第二导电类型包围层，所述第二导 电类型包围层包覆所述沟槽的槽底；所述第二导电类型包围层的掺杂浓度低于第一导电类 型注入层的掺杂浓度，所述第二导电类型包围层的掺杂浓度高于第一导电类型漂移区的掺 杂浓度；所述半导体基板对应于第一主面上方淀积有第一金属层，所述第一金属层与第一 电极相欧姆接触；所述第一金属层与台面部对应于第一导电类型注入层的表面欧姆接触； 所述半导体基板的第二主面上覆盖有第二金属层，所述第二金属层与第一导电类型衬底相 欧姆接触。 所述第一电极包括导电多晶硅。所述沟槽内壁通过热生长或淀积形成绝缘氧化 层。所述第一金属层上设有阳极端。所述第二金属层上设有阴极端。所述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型半导体整流器，第一导 电类型指N型，第二导电类型为P型；对于P型半导体整流器，第一导电类型与第二导电类 型所指的类型与N型半导体整流器正好相反。本技术的优点1、利用台面部上部高掺杂的第一导电类型层与第一金属层的 欧姆接触，大大降低了整流器的正向导通压降。2、利用沟槽底部下面的第二导电类型层，大 大降低了整流器的反向漏电流，提高了反向阻断电压。3、降低了沟槽深度的要求，制造工艺简单，成本低廉。附图说明图1 7为本技术具体实施工艺的剖视图，其中图1为半导体基板的剖视图。图2为在第一导电类型漂移区内形成沟槽后的剖视图。图3为在第一导电类型漂移区内形成第二导电类型包围层后的剖视图。图4为在沟槽内形成绝缘氧化层与第一电极后的剖视图。图5为在台面部上部形成第一导电类型注入区后的剖视图。图6为在第一主面上形成第一金属层后的剖视图。图7为在第二主面上形成第二金属层后的剖视图。图8为金属_半导体接触中，半导体掺杂浓度对电子越过势垒影响的示意图。具体实施方式如图1 图7所示以N型半导体整流器为例，本技术包括N型漂移区1、N+ 衬底2、第二金属层3、阴极端4、P型包围层5、硬掩膜层6、阳极端7、第一金属层8、绝缘氧 化层9、第一电极10、沟槽11、台面部12及N型注入层13。图7为所述沟槽型半导体整流器的结构剖视图。如图7所示在所述半导体整流 器的截面上，所述半导体整流器包括半导体基板；半导体基板包括N+衬底2与N型漂移区 1，N型漂移区1邻接N+衬底2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽型半导体整流器，在所述整流器的截面上，包括具有两个相对主面的半导体基板、位于半导体基板下部的第一导电类型衬底及位于半导体基板上部的第一导电类型漂移区，所述第一导电类型衬底邻接第一导电类型漂移区；所述第一导电类型衬底的表面为半导体基板的第二主面，所述第一导电类型漂移区的表面为半导体基板的第一主面；所述第一导电类型漂移区的掺杂浓度低于第一导电类型衬底的掺杂浓度；其特征是：　　一个或多个沟槽从所述第一主面延伸进入至第一导电类型漂移区，并在第一导电类型漂移区上部限定出一个或多个台面部；所述台面部的上部均设置有第一导电类型注入层；所述第一导电类型注入层的掺杂浓度大于第一导电类型漂移区的掺杂浓度；　　所述沟槽内壁上覆盖有绝缘氧化层，在所述覆盖有绝缘氧化层的沟槽内淀积第一电极；所述第一导电类型漂移区对应于沟槽的槽底设置第二导电类型包围层，所述第二导电类型包围层包覆所述沟槽的槽底；所述第二导电类型包围层的掺杂浓度低于第一导电类型注入层的掺杂浓度，所述第二导电类型包围层的掺杂浓度高于第一导电类型漂移区的掺杂浓度；所述半导体基板对应于第一主面上方淀积有第一金属层，所述第一金属层与第一电极相欧姆接触；所述第一金属层与台面部对应于第一导电类型注入层的表面欧姆接触；所述半导体基板的第二主面上覆盖有第二金属层，所述第二金属层与第一导电类型衬底相欧姆接触。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，叶鹏，丁磊，冷德武，
申请(专利权)人：无锡新洁能功率半导体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]