半导体二极管以及半导体装置制造方法及图纸

本公开的实施例涉及半导体二极管以及半导体装置。本实用新型专利技术涉及一种具有硅半导体主体的半导体二极管，所述硅半导体主体包括：阴极区，具有第一导电类型且由前表面界定；以及阳极区，具有第二导电类型并且从前表面延伸到阴极区中。半导体二极管还包括：由二硅化钴区构成的势垒区，布置在阳极区；以及由铝区或铝合金区构成的金属化区，布置在势垒区上。势垒区接触阳极区。区接触阳极区。区接触阳极区。

【技术实现步骤摘要】
半导体二极管以及半导体装置


[0001]本公开涉及具有包括改进的势垒区的接触结构的二极管。

技术介绍

[0002]众所周知，在半导体器件制造领域中，半导体器件与外部世界之间的耦合是通过包括金属区(也称为金属化)的接触结构实现，该金属区通常由铝形成并且与下方的半导体材料(特别是硅)接触。
[0003]由于铝易于扩散到硅中(这种现象也称为“相互扩散”)，从而扩散到下方的掺杂区域，并导致硅的更深掺杂区域的缩短，应该采取适当的预防措施来防止这种情况发生。
[0004]例如，众所周知，通过在铝区域中添加一定量的硅(例如，浓度通常在0.8
‑
2％的范围内)以降低铝在下方的半导体材料中的溶解度来克服上述问题；然而，由此形成的材料具有高电阻率的特性，并且具有相对复杂的制造流程。因此，随着时间的推移，已经提出了提供使用铝以外的金属材料(诸如钛和相关合金)形成的一层或多层势垒层的解决方案，与铝相比，该势垒层保证在半导体材料上形成良好的接触并且具有较低的溶解度。势垒层置于半导体材料与铝区域之间。
[0005]通常，基于一层或多层钛和/或相关合金的金属
‑
半导体结证明对于接触N型或P型半导体区域是令人满意的，条件是掺杂足够高(大约高于1*10
16
cm
‑3)；相反，结呈现非欧姆行为，即整流行为。
[0006]上述整流行为在所谓的低效率注入阳极二极管的情况下尤其明显，该低效率注入阳极二极管的特性在于存在具有P型掺杂和低掺杂水平(例如，峰值包括在1*10
14
cm
‑3与1*10
16
cm
‑3之间)的阳极区。在这种情况下，阳极区具有减小的掺杂以增加二极管的开关速度，尽管这涉及在导通状态中的电压降的更多，即在增加所谓的正向电压且相同的电流流过二极管。
[0007]在具有低掺杂水平的P型半导体区的情况下，上述整流接触问题的部分解决方案是采用由硅化铂形成的势垒层，受益于硅化铂具有比P型掺杂的硅更低的肖特基势垒高度的事实。然而，不幸的是，硅化铂在高电流水平下具有负的正向电压降温系数；在具有并联连接的多个二极管的高功率应用中，这将导致不可逆的不平衡效应，其中在其两端处具有最低电压降的二极管消耗最大部分的负载电流，直到达到热失控状态并导致破坏电子元件。此外，因为由铂引起的少数载流子的平均寿命具有正温度系数，这有助于进一步降低二极管导通时的电压降，所以当结温度增加时，这种不平衡效应变得更加关键。
[0008]US2017/0186847A1公开了本技术的实施例的二极管。Thijs S等人的论文“Impact of Elevated Source Drain Architecture on ESD Protection Devices for a 90nm CMOS Technology Node”，ELECTRICAL OVERSTRESS/ELECTROSTATIC DISCHARGE SIMPOSIUM，2003，EOS/ESD'03，IEEE，Piscataway，NY，USA，2003年9月21日，pp.1
‑
8，公开了一种在势垒区上设置铜金属化的二极管。

技术实现思路

[0009]本公开的各种实施例提供一种至少部分地克服现有技术缺陷的二极管。
[0010]该二极管包括：半导体主体，具有阴极区，阴极区具有第一导电类型并由前表面界定；以及阳极区，具有第二导电类型并从前表面延伸到阴极区中。该二极管还包括：二硅化钴的势垒区，布置在阳极区上；以及铝或铝合金的金属化区，布置在势垒区上。
[0011]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种半导体二极管，其特征在于，包括：半导体主体；阴极区，在半导体主体中、并由半导体主体的前表面界定，阴极区具有第一导电类型；阳极区，在半导体主体中、并从前表面延伸至阴极区，阳极区具有第二导电类型；势垒区，包括二硅化钴区，在阳极区上并与阳极区接触；以及金属化区，包括铝，设置在势垒区上。
[0012]在一个或多个实施例中，半导体主体包括硅主体，并且第二导电类型是P型导电性。
[0013]在一个或多个实施例中，阳极区包括内部部分和外围部分，二极管包括：场氧化物区，在半导体主体上和阳极区的外围部分上；前电介质区，在场氧化物区上；以及第一开口，在场氧化物区和前电介质区中，第一开口覆盖阳极区的内部部分，并且势垒区在第一开口中延伸，与阳极区的内部部分直接接触。
[0014]在一个或多个实施例中，金属化区在前电介质区上且在第一开口中延伸。
[0015]在一个或多个实施例中，半导体主体包括具有第二导电类型的富阳极区，并且富阳极区延伸到阳极区的内部部分中，并且富阳极区具有的掺杂水平高于阳极区的掺杂水平。
[0016]在一个或多个实施例中，阳极区包括内部部分和外围部分，二极管包括：场氧化物区，在半导体主体上；第一开口，在场氧化物区中且覆盖阳极区的内部部分和外围部分，势垒区在第一开口中且在阳极区的内部部分和外围部分上延伸；前电介质区，在场氧化物区和势垒区的一部分上，势垒区的一部分在阳极区的外围部分上；以及第二开口，在前电介质区中且覆盖势垒区的在阳极区的内部部分的部分，并且金属化区在前电介质区上和势垒区的在阳极区的内部部分上的部分上延伸。
[0017]在一个或多个实施例中，阳极区包括内部部分、外围部分和延伸到内部部分中的富阳极区，富阳极区具有的掺杂水平大于内部部分和外围部分的掺杂水平，二极管包括：场氧化物区，在外围部分上；前电介质区，在场氧化物区上以及第一开口，在场氧化物区和前电介质区中且覆盖富阳极区，并且势垒区在富阳极区上在第一开口内延伸。
[0018]在一个或多个实施例中，阳极区包括内部部分、外围部分和延伸到内部部分中的富阳极区，富阳极区具有的掺杂水平大于内部部分和外围部分的掺杂水平，二极管包括：场氧化物区，在半导体主体上；第一开口，在场氧化物区中且覆盖富阳极区和外围部分，势垒区在富阳极区上、且在外围部分上在第一开口内延伸；前电介质区，在场氧化物区上，并且在势垒区的一部分上，势垒区的一部分在外围部分上；以及第二开口，位于前电介质区中，并且覆盖势垒区的位于富阳极区上的一部分，并且金属化区在前电介质区上和势垒区的在富阳极区上的一部分上延伸。在一个或多个实施例中，势垒区接触阳极区。
[0019]在一个或多个实施例中，阳极区具有在1*10
14
cm
‑3与1*10
16
cm
‑3之间的峰值掺杂水平。
[0020]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体衬底；阴极区，在半导体衬底中；阳极区，在阴极区中；势垒区，在阳极区上；第一电介质层，在半导体衬底上，第一电介质具有覆盖势垒区的第一开口；以及第二电介质层，在第一电介质层上，第二电介质层具有覆盖第一开口的第二开口。
[0021]在一个或多个实施例中，还包括：第一金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体二极管，其特征在于，包括：半导体主体；阴极区，在所述半导体主体中、并由所述半导体主体的前表面界定，所述阴极区具有第一导电类型；阳极区，在所述半导体主体中、并从所述前表面延伸至所述阴极区，所述阳极区具有第二导电类型；势垒区，包括二硅化钴区，在所述阳极区上并与所述阳极区接触；以及金属化区，包括铝金属化区，设置在所述势垒区上。2.根据权利要求1所述的半导体二极管，其特征在于，所述半导体主体包括硅主体，并且所述第二导电类型是P型导电性。3.根据权利要求1所述的半导体二极管，其特征在于，所述阳极区包括内部部分和外围部分，所述半导体二极管包括：场氧化物区，在所述半导体主体上和所述阳极区的所述外围部分上；前电介质区，在所述场氧化物区上；以及第一开口，在所述场氧化物区和所述前电介质区中，所述第一开口覆盖所述阳极区的所述内部部分，并且所述势垒区在所述第一开口中延伸，与所述阳极区的所述内部部分直接接触。4.根据权利要求3所述的半导体二极管，其特征在于，所述金属化区在所述前电介质区上且在所述第一开口中延伸。5.根据权利要求3所述的半导体二极管，其特征在于，所述半导体主体包括具有所述第二导电类型的富阳极区，并且所述富阳极区延伸到所述阳极区的所述内部部分中，并且所述富阳极区具有的掺杂水平高于所述阳极区的掺杂水平。6.根据权利要求1所述的半导体二极管，其特征在于，所述阳极区包括内部部分和外围部分，所述半导体二极管包括：场氧化物区，在所述半导体主体上；第一开口，在所述场氧化物区中且覆盖所述阳极区的所述内部部分和所述外围部分，所述势垒区在所述第一开口中且在所述阳极区的所述内部部分和所述外围部分上延伸；前电介质区，在所述场氧化物区和所述势垒区的一部分上，所述势垒区的一部分在所述阳极区的外围部分上；以及第二开口，在所述前电介质区中且覆盖所述势垒区的在所述阳极区的内部部分的部分，并且所述金属化区在所述前电介质区上和所述势垒区的在所述阳极区的所述内部部分上的部分上延伸。7.根据权利要求1所述的半导体二极管，其特征在于，所述阳极区包括内部部分、外围部分和延伸到所述内部部...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：