一种肖特基二极管及其制造方法
一种肖特基二极管及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种肖特基二极管及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 肖特基二极管，又称为肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,S抓），是W 金属为阳极、半导体为阴极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性进行工作的一种 多数载流子器件。与传统PN结二极管相比，肖特基二极管具有正向导通电压低、开关动作 快等优良特性。
[0003] 但是由于肖特基势垒区边缘处的空间电荷区弯曲引起电场集中，使得反向击穿电 压通常被限制在100VW下，肖特基二极管相应的漏电流也较大。为此，人们采取在肖特基 接触周围采用P+环来改善其反向击穿电压。
[0004]图1示出了采用P+环的肖特基二极管的示意图。肖特基二极管包括n型半导体 材料110,诸如n型基板、外延层或者阱、W及形成在半导体材料110中的浅沟槽隔离（STI) 环112。在浅沟槽隔离（STI)环112的两侧形成n+环114和P+环116、接触n+环114的 上表面的金属环120W及接触半导体材料110和P+环116的上表面的金属区域122。金 属环120和金属区域122用娃化物(例如娃化笛）同时形成。另外，肖特基二极管还包括与 金属环120电气连接的多个第一接触件132和与金属区域122电气连接的多个第二接触件 134。
[0005] 金属区域122用作肖特基二极管的阳极、半导体材料110用作肖特基二极管的阴 极，n+环114用作接触件的阴极。当施加到金属区域122的电压高于施加到半导体材料110 的电压约0. 35V时，电流从金属区域122向n+环114流动，而当施加到金属区域122的电压 低于施加到半导体材料110的电压时，基本上没有电流从n+环114向金属区域122流动。 [000引由于为了保证正向导通电压较小，需要使n+环114和P+环116的厚度尽重小，该 样会使P+环116先于肖特基结被击穿，导致肖特基结二极管的反向击穿电压很难达到较高 值，相应地，漏电流也难W降低到较小值。
【发明内容】
[0007]鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种肖特基二极管及其制 造方法，用于解决现有技术中肖特基二极管的反向击穿电压较小和漏电流较大的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种肖特基二极管，所述肖特基二 极管至少包括：
[0009] 半导体结构，具有第一传导类型和第一惨杂浓度；
[0010] 第一环状浅沟槽隔离，具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内 的第一深度；
[0011] 第一环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧， 所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度；
[0012] 第二环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第H深度、第一传导类型和第H惨杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第 一环状浅沟槽隔离，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度；
[0013] 第一金属区域，接触所述第二环状惨杂区的上表面且与所述第二环状惨杂区重 叠；
[0014] 第二金属区域，从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向 地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧。
[0015] 优选地，所述第H深度小于所述第二深度。
[0016] 优选地，所述肖特基二极管还包括：
[0017] 第H环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第四深度、第二传导类型和第四惨杂浓度，位于所述第二金属区域的下表面，且与所述第 一环状惨杂区重叠，所述第四惨杂浓度大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度小于所述第 二深度。
[0018]优选地，所述肖特基二极管还包括；第二环状浅沟槽隔离，从所述半导体结构的内 部横向地包围所述第二环状惨杂区。
[0019] 优选地，所述肖特基二极管还包括：
[0020] 多个第一接触件，与所述第一金属区域电接触；
[0021] 多个第二接触件，与所述第二金属区域电接触。
[0022] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域位于同一个平面内。
[0023] 相应地，本发明还提供了一种肖特基二极管的制造方法，所述方法包括：
[0024] 形成包括具有第一深度的第一环状浅沟槽隔离W及具有第一传导类型和第一惨 杂浓度的半导体结构；
[0025] 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直 延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区， 所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度；
[0026] 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二 环状惨杂区，所述第二环状惨杂区具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体 结构内的第H深度、第一传导类型和第H惨杂浓度，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂 浓度；
[0027] 在所述第二环状惨杂区的上表面形成第一金属区域；
[0028] 在所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成覆盖所述第一环状惨杂区和所述第一环 状惨杂区的内侧区域的第二金属区域。
[0029] 优选地，所述第H深度小于所述第二深度。
[0030] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区进一步包括：
[0031] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0032] 刻蚀所述绝缘层，W形成第一开口，所述第一开口的尺寸与所述第一环状惨杂区 的上表面的尺寸相同；
[0033]W所述绝缘层为掩膜，向所述第一开口注入第二传导类型的离子，形成具有从所 述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨 杂浓度的第一环状惨杂区。
[0034] 优选地，所述第二传导类型的离子包括；测、钢和铅。
[0035] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区进一步包括：
[0036] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0037] 刻蚀所述绝缘层，W形成环状沟槽；
[0038] 在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃，W形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区。
[0039] 优选地，在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃之前在所述沟槽内壁形成绝缘 介质。
[0040] 优选地，在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃之后进行回蚀，W去除位于所 述半导体结构的上表面上的多余的多晶娃。
[0041] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离 的第二环状惨杂区进一步包括：
[0042] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0043] 刻蚀所述绝缘层，W形成第二开口，所述第二开口的尺寸与所述第二环状惨杂区 的上表面的尺寸相同；
[0044]W所述绝缘层为掩膜，向所述第二开口注入第一传导类型离子，形成具有从所述 半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度、第一传导类型和第H惨杂 浓度的第二环状惨杂区。
[0045] 优选地，在向所述第二开口注入离子的同时向所述第一环状惨杂区注入第二传导 类型的离子，W在所述第一环状惨杂区的上表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直 延伸至所述半导体结构内的第四深度、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区， 所述第四惨杂浓度大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度小于所述第二深度。
[0046] 优选地，沿着所述第二环状惨杂区的外周横向地形成包括所述第二环状惨杂区的 第二环状浅沟槽隔离。
[0047] 优选地，还包括：
[0048] 在所述第一金属区域形成多个第一接触件；
[0049] W及在所述第二金属区域形成多个第二接触件。
[0050] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域位于同一个平面内。
[0051] 优选地，在沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔 离的第二环状惨杂区步骤之后对所述半导体结构进行快速热退火处理。
[0052] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域所使用的材料为金属娃化物。
[0053] 如上所述，本发明的肖特基二极管及其制造方法，具有W下有益效果：
[0054] 本发明通过离子注入和沟槽填充两种方式在半导体结构中的环状浅沟槽隔离内 侧的P+型惨杂区下面形成了深度大于环状浅沟槽隔离的深度的P-型惨杂区，当肖特基二 极管反向偏置时，P-型惨杂区和P+型惨杂区与其所横向包围的半导体结构的一部分之间 形成耗尽区，并且耗尽区的宽度和深度随着负压差的增大而增大，相对于现有技术中仅设 置P+型惨杂区而言，本发明的肖特基二极管的结构进一步增加了反向击穿电压W及减小 了反向漏电流。同时，由于P-型惨杂区的浓度小于P+型惨杂区的浓度，对肖特基结二极管 的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。
【附图说明】
[00巧]图1显示为现有技术中肖特基二极管的示意图。
[0056] 图2显示为本发明的肖特基二极管的示意图。
[0057] 图3显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的流程示意图。
[0058] 图4A-图41显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例1的示意图。
[0059] 图5A-图5J显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例2的示意图。
[0060] 元件标号说明
[0061] 210 半导体结构 220 第一环状浅沟槽隔离 221 第一深度 230 第一环状惨杂区 232 第二深度 240 第二环状惨杂区 242 第云深度 250 第一金属区域 260 第二金属区域 270 第H环状惨杂区 271 第四深度 280 第二环状浅沟槽隔离 290 第一接触件 300 第二接触件 212 绝缘层 213 第一开口 215 第二开口 410 环状沟槽 S1-S5 步骤
【具体实施方式】
[0062]W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可W通过另外不同的具体实 施方式加W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0063] 请参阅图2本发明的肖特基二极管的示意图。
[0064] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅W示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘 制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可 能更为复杂。
[006引如图2所示，所述肖特基二极管包括：
[0066] 半导体结构210,具有第一传导类型和第一惨杂浓度；
[0067] 第一环状浅沟槽隔离220,具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结 构210内的第一深度221 ;
[0068] 第一环状惨杂区230,具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构210内的第二深度232、第二传导类型和第二惨杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽 隔离的内侧，所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度232大于所述第 一深度221 ;
[0069] 第二环状惨杂区240,具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构内的第H深度242、第一传导类型和第H惨杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围 所述第一环状浅沟槽隔离220,所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度，所述第H深度 242小于所述第二深度232 ;
[0070] 第一金属区域250,接触所述第二环状惨杂区240的上表面且与所述第二环状惨 杂区240重叠；
[0071] 第二金属区域260,从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构210内，并 且横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧，所述第一金属区域250和所述第二金 属区域260位于同一个平面内。第一金属区域250和金属区域122所使用的材料为金属娃 化物，例如娃化笛。
[0072] 需要说明的是，在本实施例中，所述第一传导类型为n型，所述第二传导类型为P 型。所述上表面是相对于下表面来说的，上表面和下表面的定义可W互换。
[0073] 另外，所述肖特基二极管还包括第H环状惨杂区270,具有从所述半导体结构的上 表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第四深度271、第二传导类型和第四惨杂浓度，位 于所述第二金属区域260的下表面，且与所述第一环状惨杂区230重叠，所述第四惨杂浓度 大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度271小于所述第二深度232。
[0074] 所述肖特基二极管还包括第二环状浅沟槽隔离280,从所述半导体结构210的内 部横向地包围所述第二环状惨杂区240,第二环状惨杂区240夹在第二环状浅沟槽隔离280 和第一环状浅沟槽隔离220之间。
[00巧]需要说明的是，第一环状浅沟槽隔离220、第一环状惨杂区230和第二环状惨杂区 240所对应的环可W为圆形、矩形、正方形、或其他形状，且第一环状浅沟槽隔离220、第一 环状惨杂区230和第二环状惨杂区240的环的形状保持一致。所述第一金属区域250可W 具有与第一环状浅沟槽隔离220、第一环状惨杂区230和第二环状惨杂区240的形状一致的 环，也可W包括两条金属带，分别覆盖所述第二环状惨杂区240的上表面。
[0076] 另外，所述肖特基二极管还包括多个第一接触件290,与所述第一金属区域250电 接触；多个第二接触件300,与所述第二金属区域260电接触。多个第一接触件290和多个 第二接触件300通过互联结构连接到一起。
[0077]第二金属区域260用作肖特基二极管的阳极、半导体结构210用作肖特基二极管 的阴极，第二环状惨杂区240用作第二接触件300的阴极。第H环状惨杂区270和第H环 状惨杂区270所横向包围的半导体结构210的一部分形成耗尽区，当施加到第二金属区域 260的电压高于施加到半导体结构210的电压约0. 35V时，电流从第二金属区域260向第二 环状惨杂区240流动，而当施加到第二金属区域260的电压低于施加到半导体结构210的 电压时，肖特基二极管反向偏置，具有第四深度271的第H环状惨杂区270与第H环状惨杂 区270与其所横向包围的半导体结构210的一部分之间所形成的耗尽区提高了反向击穿电 压，同时抑制了从阴极流向阳极的反向漏电流。
[0078] 另一方面，具有第二深度232的第一环状惨杂区230进一步扩大了耗尽区的范围， 该进一步提高了反向击穿电压，当肖特基二极管反向偏置时，第一环状惨杂区230和第H 环状惨杂区270与其所横向包围的半导体结构210的一部分之间形成耗尽区，由于第一环 状惨杂区230的深度大于第一环状浅沟槽隔离220的深度，因此，耗尽区轻易地延伸至第一 环状浅沟槽隔离220的下部。当施加到第二金属区域260的电压继续降低时，施加到第二 金属区域260的电压与施加到半导体结构210的电压的差值进一步增大，耗尽区的宽度和 深度也随之增大，反向击穿电压随着耗尽区面积的增大而增大，相应地，反向漏电流也随之 减小。
[0079] 同时，由于第一环状惨杂区230的浓度小于第H环状惨杂区270的浓度，对肖特基 结二极管的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。从而在保证正向导通 电压较小的同时提高了反向击穿电压W及降低了反向漏电流。
[0080] 需要说明的是，通过选择合适的第一环状惨杂区230和第H环状惨杂区270的宽 度和深度，W及合适的第二惨杂浓度、第H惨杂浓度和第四惨杂浓度也可进一步增加反向 击穿电压W及减小反向漏电流。优选地，所述第二深度232为0. 2~2ym。
[0081] 请参阅图4A-图41本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例1的示意图。
[0082] 步骤S1 ;如图4A所示，形成包括具有第一深度221的第一环状浅沟槽隔离220W 及具有第一传导类型和第一惨杂浓度的半导体结构210。
[0083] 需要说明的是，半导体结构 210的形成包括；形成娃衬底，所述娃衬底可W为P型； 在所述娃衬底的上表面上形成绝缘层，该绝缘层可W为SisN4、Si化或者两者的组合；图形 化所述绝缘层，W所述绝缘层为掩膜刻蚀所述娃衬底，W形成具有一定深度和侧墙角度的 沟槽；生长一Si化薄层，W圆滑沟槽的顶角和去掉刻蚀过程中在娃表面引入的损伤，之后 对沟槽填充Si化和退火，再WSigNA作为阻挡层使用化学机械研磨（化emicalMechanical Processing,CMP)工艺对娃片表面进行平坦化，使用热磯酸去除曝露出的SijN"最后在娃片 表面生长一层牺牲氧化层并进行漂洗，W进一步去掉娃片表面的缺陷及损伤，从而形成第 一环状浅沟槽隔离220 ;之后W所述绝缘层为掩膜，在形成第一环状浅沟槽隔离220的所述 娃衬底中注入第一惨杂浓度的第一传导类型的离子。在本实施例中，第一传导类型为n型。
[0084] 需要说明的是，第一环状浅沟槽隔离220的形成也可W在向所述娃衬底中注入第 一惨杂浓度的第一传导类型的离子之后完成。
[0085] 优选地，形成所述肖特基二极管的方法还包括沿着所述第二环状惨杂区240的外 周横向地形成包括所述第二环状惨杂区240的第二环状浅沟槽隔离280。在本实施例中，所 述第二环状浅沟槽隔离280与所述第一环状浅沟槽隔离220同时形成，且形成方法也相同。
[0086] 步骤S2;如图4B-图4D所示，沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧形成具有 从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第二深度232、第二传导 类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区230,所述第二传导类型与所述第一传导类型相反， 所述第二深度232大于所述第一深度221。
[0087] 具体地，所述第一环状惨杂区230的形成方法包括：
[0088] 如图4B所示，在所述半导体结构210的上表面形成绝缘层212 ;
[0089] 如图4C所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成第一开口 213,所述第一开口 213的尺 寸与所述第一环状惨杂区230的上表面的尺寸相同；
[0090] 如图4D所示，W所述绝缘层212为掩膜，向所述第一开口 213注入第二传导类型 的离子，形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度 232、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区230。
[0091] 在本实施例中，第二传导类型为P型，所述第二传导类型的离子包括；测、钢和铅。
[0092] 需要说明的是，刻蚀所述绝缘层212的工艺包括光刻掩膜和腐蚀工艺，光刻掩膜 工艺包括形成光刻胶、曝光和显影。该绝缘层212可W为SisN4、Si〇2或者两者的组合。
[0093] 还需要说明的是，优选地，在向所述第一开口 213注入第二传导类型的离子之后 还进行退火处理，退火处理的温度可W为1000~115(TC，使注入的第二传导类型的离子扩 散0.2~2ym的深度。
[0094] 步骤S3;如图4E-图4F所示，沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的外周形成包围 所述第一环状浅沟槽隔离220的第二环状惨杂区240,所述第二环状惨杂区240具有从所述 半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度242、第一传导类型和第H 惨杂浓度，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度。
[0095] 具体地，所述第二环状惨杂区240的形成方法包括：
[0096] 如图4E所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成第二开口215,所述第二开口215的尺 寸与所述第二环状惨杂区240的上表面的尺寸相同；
[0097] 如图4F所示，W所述绝缘层212为掩膜，向所述第二开口 215注入第一传导类型 离子，形成从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度242、第一 传导类型和第H惨杂浓度的第二环状惨杂区240。
[0098] 需要说明的是，所述绝缘层212为图4B中所形成的绝缘层。刻蚀所述绝缘层212 的工艺包括光刻掩膜和腐蚀工艺，光刻掩膜工艺包括形成光刻胶、曝光和显影。该绝缘层 212可W为SisN*、Si化或者两者的组合。
[0099] 还需要说明的是，优选地，在沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的外周形成包围 所述第一环状浅沟槽隔离220的第二环状惨杂区240步骤之后，对所述半导体结构210进 行快速热退火处理。退火处理的温度可W为1000~115(TC，使注入的第一传导类型的离子 扩散为第H深度242,所述第H深度242小于所述第二深度232。
[0100] 优选地，如图4G所示，在向所述第二开口 215注入第一传导类型的离子的同时向 所述第一环状惨杂区230注入第二传导类型的离子，W在所述第一环状惨杂区230的上 表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第四深度 271、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区270,所述第四惨杂浓度大于所述第 二惨杂浓度，所述第四深度271小于所述第二深度232。优选地，所述第四深度271等于所 述第H深度242。需要说明的是，向所述第一环状惨杂区230注入离子即是向所述第一开口 213注入离子。
[0101] 优选地，在向所述第二开口 215和第一环状惨杂区230注入离子之后，去除绝缘 层212,W及对所述半导体结构210进行快速热退火处理。退火处理的温度可W为1000~ 115(TC，使注入的离子扩散至相应的深度。本发明中所采用的刻蚀可W是各向同性刻蚀或 各向异性刻蚀。
[0102] 步骤S4;如图4H所示，在所述第二环状惨杂区240的上表面形成第一金属区域 250；
[0103] 步骤S5 ;如图4H所示，在所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧形成覆盖所述第一 环状惨杂区230和所述第一环状惨杂区230的内侧区域的第二金属区域260。
[0104] 需要说明的是，步骤S4和步骤S5可W同时进行，即同时形成所述第一金属区域 250和所述第二金属区域260。所述第一金属区域250和所述第二金属区域260位于同一 个平面内。所述第一金属区域250和所述第二金属区域260所使用的材料为金属娃化物， 如娃化笛。
[0105] 在形成第一金属区域250和第二金属区域260之后还包括；如图41所示，在所述 第一金属区域250形成多个第一接触件290 及在所述第二金属区域260形成多个第二 接触件300。多个第一接触件290与所述第一金属区域250电接触；多个第二接触件300与 所述第二金属区域260电接触。多个第一接触件290和多个第二接触件300通过互联结构 连接到一起。
[0106] 请参阅图5A-图5J本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例2的示意图。
[0107] 如图5A所示，实施例2与实施例1的半导体结构210的制造方法是相同的，实施 例2与实施例1的不同之处在于第一环状惨杂区230的形成方法，所述第一环状惨杂区230 的形成方法为：
[010引如图5B所示，在所述半导体结构210的上表面形成绝缘层212 ;
[0109] 如图5C所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成环状沟槽410 ;
[0110] 如图抓所示，在所述环状沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃，W形成具有从 所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度232、第二传导类型和 束一惨杂浓度的束一环状惨杂区230。
[0111] 在所述环状沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃之前在所述环状沟槽410内壁 形成绝缘介质，该绝缘介质可W为Si〇2。
[0112] 如图祀所示，在所述沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃之后进行回蚀，W去 除位于所述半导体结构210的上表面上的多余的多晶娃。如图5F-4J所示，在回蚀之后，W 与实施例1中的步骤S3相同的方法形成第二环状惨杂区240,再向沟槽410中填充第二传 导类型的多晶娃，形成具有第四深度271、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区 270。当然，第二环状惨杂区240和第H环状惨杂区270可W同时形成。
[0113] 在形成第二环状惨杂区240和第H环状惨杂区270之后，去除绝缘层212,W及对 所述半导体结构210进行快速热退火处理，使注入的离子扩散至相应的深度。
[0114] 综上所述，本发明的肖特基二极管及其制造方法，具有W下有益效果：
[0115] 本发明通过离子注入和沟槽填充两种方式 在半导体结构中的环状浅沟槽隔离内 侧的P+型惨杂区下面形成了深度大于环状浅沟槽隔离的深度的P-型惨杂区，当肖特基二 极管反向偏置时，P-型惨杂区和P+型惨杂区与其所横向包围的半导体结构的一部分之间 形成耗尽区，并且耗尽区的宽度和深度随着负压差的增大而增大，相对于现有技术中仅设 置P+型惨杂区而言，本发明的肖特基二极管的结构进一步增加了反向击穿电压W及减小 了反向漏电流。同时，由于P-型惨杂区的浓度小于P+型惨杂区的浓度，对肖特基结二极管 的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。
[0116] 所W，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0117] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管至少包括： 半导体结构，具有第一传导类型和第一掺杂浓度； 第一环状浅沟槽隔离，具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内的第 一深度； 第一环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧，所述 第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度； 第二环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第一环 状浅沟槽隔离，所述第三掺杂浓度大于所述第一掺杂浓度； 第一金属区域，接触所述第二环状掺杂区的上表面且与所述第二环状掺杂区重叠； 第二金属区域，从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向地位 于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧。2. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第三深度小于所述第二深 度。3. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括： 第三环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 四深度、第二传导类型和第四掺杂浓度，位于所述第二金属区域的下表面，且与所述第一环 状掺杂区重叠，所述第四掺杂浓度大于所述第二掺杂浓度，所述第四深度小于所述第二深 度。4. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括：第二 环状浅沟槽隔离，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第二环状掺杂区。5. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括： 多个第一接触件，与所述第一金属区域电接触； 多个第二接触件，与所述第二金属区域电接触。6. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一金属区域和所述第二 金属区域位于同一个平面内。7. -种权利要求1所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 形成包括具有第一深度的第一环状浅沟槽隔离以及具有第一传导类型和第一掺杂浓 度的半导体结构； 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸 至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区，所述 第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度； 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状 掺杂区，所述第二环状掺杂区具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构内的第三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度，所述第三掺杂浓度大于所述第一掺杂浓 度； 在所述第二环状掺杂区的上表面形成第一金属区域； 在所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成覆盖所述第一环状掺杂区和所述第一环状掺 杂区的内侧区域的第二金属区域。8. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述小于所述第二 深度。9. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的 第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成第一开口，所述第一开口的尺寸与所述第一环状掺杂区的上 表面的尺寸相同； 以所述绝缘层为掩膜，向所述第一开口注入第二传导类型的离子，形成具有从所述半 导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓 度的第一环状掺杂区。10. 根据权利要求9所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第二传导类型 的离子包括：硼、铟和铝。11. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的 第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成环状沟槽； 在所述环状沟槽中填充第二传导类型的多晶硅，以形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺 杂区。12. 根据权利要求11所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在所述环状沟槽 中填充第二传导类型的多晶硅之前在所述环状沟槽内壁形成绝缘介质。13. 根据权利要求11所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在所述环状沟槽 中填充第二传导类型的多晶硅之后进行回蚀，以去除位于所述半导体结构的上表面上的多 余的多晶硅。14. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成第二开口，所述第二开口的尺寸与所述第二环状掺杂区的上 表面的尺寸相同； 以所述绝缘层为掩膜，向所述第二开口注入第一传导类型离子，形成具有从所述半导 体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度 的第二环状掺杂区。15. 根据权利要求14所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在向所述第二开 口注入离子的同时向所述第一环状掺杂区注入第二传导类型的离子，以在所述第一环状掺 杂区的上表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第四 深度、第二传导类型和第四掺杂浓度的第三环状掺杂区，所述第四掺杂浓度大于所述第二 掺杂浓度，所述第四深度小于所述第二深度。16. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第二环状掺 杂区的外周横向地形成包括所述第二环状掺杂区的第二环状浅沟槽隔离。17. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，还包括： 在所述第一金属区域形成多个第一接触件； 以及在所述第二金属区域形成多个第二接触件。18. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第一金属区域和 所述第二金属区域位于同一个平面内。19. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状浅 沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状掺杂区步骤之后对所述半 导体结构进行快速热退火处理。20. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第一金属区域和 所述第二金属区域所使用的材料为金属硅化物。
【专利摘要】本发明提供一种肖特基二极管，所述肖特基二极管包括：具有第一传导类型和第一掺杂浓度的半导体结构、第一环状浅沟槽隔离、分别位于第一环状浅沟槽隔离的内侧和外侧的第一环状掺杂区和第二环状掺杂区、重叠于第二环状掺杂区上部的第一金属区域和从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧的第二金属区域。本发明的肖特基二极管结构能有效地增加反向击穿电压以及减小反向漏电流。
【IPC分类】H01L29/06, H01L21/329, H01L29/872
【公开号】CN104900718
【申请号】CN201410077494
【发明人】汪铭, 程勇, 曹国豪, 马千成, 滕丽华
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种肖特基二极管及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 肖特基二极管，又称为肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode,S抓），是W 金属为阳极、半导体为阴极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性进行工作的一种 多数载流子器件。与传统PN结二极管相比，肖特基二极管具有正向导通电压低、开关动作 快等优良特性。
[0003] 但是由于肖特基势垒区边缘处的空间电荷区弯曲引起电场集中，使得反向击穿电 压通常被限制在100VW下，肖特基二极管相应的漏电流也较大。为此，人们采取在肖特基 接触周围采用P+环来改善其反向击穿电压。
[0004]图1示出了采用P+环的肖特基二极管的示意图。肖特基二极管包括n型半导体 材料110,诸如n型基板、外延层或者阱、W及形成在半导体材料110中的浅沟槽隔离（STI) 环112。在浅沟槽隔离（STI)环112的两侧形成n+环114和P+环116、接触n+环114的 上表面的金属环120W及接触半导体材料110和P+环116的上表面的金属区域122。金 属环120和金属区域122用娃化物(例如娃化笛）同时形成。另外，肖特基二极管还包括与 金属环120电气连接的多个第一接触件132和与金属区域122电气连接的多个第二接触件 134。
[0005] 金属区域122用作肖特基二极管的阳极、半导体材料110用作肖特基二极管的阴 极，n+环114用作接触件的阴极。当施加到金属区域122的电压高于施加到半导体材料110 的电压约0. 35V时，电流从金属区域122向n+环114流动，而当施加到金属区域122的电压 低于施加到半导体材料110的电压时，基本上没有电流从n+环114向金属区域122流动。 [000引由于为了保证正向导通电压较小，需要使n+环114和P+环116的厚度尽重小，该 样会使P+环116先于肖特基结被击穿，导致肖特基结二极管的反向击穿电压很难达到较高 值，相应地，漏电流也难W降低到较小值。
【发明内容】
[0007]鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种肖特基二极管及其制 造方法，用于解决现有技术中肖特基二极管的反向击穿电压较小和漏电流较大的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种肖特基二极管，所述肖特基二 极管至少包括：
[0009] 半导体结构，具有第一传导类型和第一惨杂浓度；
[0010] 第一环状浅沟槽隔离，具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内 的第一深度；
[0011] 第一环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧， 所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度；
[0012] 第二环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第H深度、第一传导类型和第H惨杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第 一环状浅沟槽隔离，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度；
[0013] 第一金属区域，接触所述第二环状惨杂区的上表面且与所述第二环状惨杂区重 叠；
[0014] 第二金属区域，从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向 地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧。
[0015] 优选地，所述第H深度小于所述第二深度。
[0016] 优选地，所述肖特基二极管还包括：
[0017] 第H环状惨杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内 的第四深度、第二传导类型和第四惨杂浓度，位于所述第二金属区域的下表面，且与所述第 一环状惨杂区重叠，所述第四惨杂浓度大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度小于所述第 二深度。
[0018]优选地，所述肖特基二极管还包括；第二环状浅沟槽隔离，从所述半导体结构的内 部横向地包围所述第二环状惨杂区。
[0019] 优选地，所述肖特基二极管还包括：
[0020] 多个第一接触件，与所述第一金属区域电接触；
[0021] 多个第二接触件，与所述第二金属区域电接触。
[0022] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域位于同一个平面内。
[0023] 相应地，本发明还提供了一种肖特基二极管的制造方法，所述方法包括：
[0024] 形成包括具有第一深度的第一环状浅沟槽隔离W及具有第一传导类型和第一惨 杂浓度的半导体结构；
[0025] 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直 延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区， 所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度；
[0026] 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二 环状惨杂区，所述第二环状惨杂区具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体 结构内的第H深度、第一传导类型和第H惨杂浓度，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂 浓度；
[0027] 在所述第二环状惨杂区的上表面形成第一金属区域；
[0028] 在所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成覆盖所述第一环状惨杂区和所述第一环 状惨杂区的内侧区域的第二金属区域。
[0029] 优选地，所述第H深度小于所述第二深度。
[0030] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区进一步包括：
[0031] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0032] 刻蚀所述绝缘层，W形成第一开口，所述第一开口的尺寸与所述第一环状惨杂区 的上表面的尺寸相同；
[0033]W所述绝缘层为掩膜，向所述第一开口注入第二传导类型的离子，形成具有从所 述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨 杂浓度的第一环状惨杂区。
[0034] 优选地，所述第二传导类型的离子包括；测、钢和铅。
[0035] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区进一步包括：
[0036] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0037] 刻蚀所述绝缘层，W形成环状沟槽；
[0038] 在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃，W形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨 杂区。
[0039] 优选地，在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃之前在所述沟槽内壁形成绝缘 介质。
[0040] 优选地，在所述沟槽中填充第二传导类型的多晶娃之后进行回蚀，W去除位于所 述半导体结构的上表面上的多余的多晶娃。
[0041] 优选地，沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离 的第二环状惨杂区进一步包括：
[0042] 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层；
[0043] 刻蚀所述绝缘层，W形成第二开口，所述第二开口的尺寸与所述第二环状惨杂区 的上表面的尺寸相同；
[0044]W所述绝缘层为掩膜，向所述第二开口注入第一传导类型离子，形成具有从所述 半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度、第一传导类型和第H惨杂 浓度的第二环状惨杂区。
[0045] 优选地，在向所述第二开口注入离子的同时向所述第一环状惨杂区注入第二传导 类型的离子，W在所述第一环状惨杂区的上表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直 延伸至所述半导体结构内的第四深度、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区， 所述第四惨杂浓度大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度小于所述第二深度。
[0046] 优选地，沿着所述第二环状惨杂区的外周横向地形成包括所述第二环状惨杂区的 第二环状浅沟槽隔离。
[0047] 优选地，还包括：
[0048] 在所述第一金属区域形成多个第一接触件；
[0049] W及在所述第二金属区域形成多个第二接触件。
[0050] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域位于同一个平面内。
[0051] 优选地，在沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔 离的第二环状惨杂区步骤之后对所述半导体结构进行快速热退火处理。
[0052] 优选地，所述第一金属区域和所述第二金属区域所使用的材料为金属娃化物。
[0053] 如上所述，本发明的肖特基二极管及其制造方法，具有W下有益效果：
[0054] 本发明通过离子注入和沟槽填充两种方式在半导体结构中的环状浅沟槽隔离内 侧的P+型惨杂区下面形成了深度大于环状浅沟槽隔离的深度的P-型惨杂区，当肖特基二 极管反向偏置时，P-型惨杂区和P+型惨杂区与其所横向包围的半导体结构的一部分之间 形成耗尽区，并且耗尽区的宽度和深度随着负压差的增大而增大，相对于现有技术中仅设 置P+型惨杂区而言，本发明的肖特基二极管的结构进一步增加了反向击穿电压W及减小 了反向漏电流。同时，由于P-型惨杂区的浓度小于P+型惨杂区的浓度，对肖特基结二极管 的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。
【附图说明】
[00巧]图1显示为现有技术中肖特基二极管的示意图。
[0056] 图2显示为本发明的肖特基二极管的示意图。
[0057] 图3显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的流程示意图。
[0058] 图4A-图41显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例1的示意图。
[0059] 图5A-图5J显示为本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例2的示意图。
[0060] 元件标号说明
[0061] 210 半导体结构 220 第一环状浅沟槽隔离 221 第一深度 230 第一环状惨杂区 232 第二深度 240 第二环状惨杂区 242 第云深度 250 第一金属区域 260 第二金属区域 270 第H环状惨杂区 271 第四深度 280 第二环状浅沟槽隔离 290 第一接触件 300 第二接触件 212 绝缘层 213 第一开口 215 第二开口 410 环状沟槽 S1-S5 步骤
【具体实施方式】
[0062]W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可W通过另外不同的具体实 施方式加W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0063] 请参阅图2本发明的肖特基二极管的示意图。
[0064] 需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅W示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘 制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可 能更为复杂。
[006引如图2所示，所述肖特基二极管包括：
[0066] 半导体结构210,具有第一传导类型和第一惨杂浓度；
[0067] 第一环状浅沟槽隔离220,具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结 构210内的第一深度221 ;
[0068] 第一环状惨杂区230,具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构210内的第二深度232、第二传导类型和第二惨杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽 隔离的内侧，所述第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度232大于所述第 一深度221 ;
[0069] 第二环状惨杂区240,具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构内的第H深度242、第一传导类型和第H惨杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围 所述第一环状浅沟槽隔离220,所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度，所述第H深度 242小于所述第二深度232 ;
[0070] 第一金属区域250,接触所述第二环状惨杂区240的上表面且与所述第二环状惨 杂区240重叠；
[0071] 第二金属区域260,从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构210内，并 且横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧，所述第一金属区域250和所述第二金 属区域260位于同一个平面内。第一金属区域250和金属区域122所使用的材料为金属娃 化物，例如娃化笛。
[0072] 需要说明的是，在本实施例中，所述第一传导类型为n型，所述第二传导类型为P 型。所述上表面是相对于下表面来说的，上表面和下表面的定义可W互换。
[0073] 另外，所述肖特基二极管还包括第H环状惨杂区270,具有从所述半导体结构的上 表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第四深度271、第二传导类型和第四惨杂浓度，位 于所述第二金属区域260的下表面，且与所述第一环状惨杂区230重叠，所述第四惨杂浓度 大于所述第二惨杂浓度，所述第四深度271小于所述第二深度232。
[0074] 所述肖特基二极管还包括第二环状浅沟槽隔离280,从所述半导体结构210的内 部横向地包围所述第二环状惨杂区240,第二环状惨杂区240夹在第二环状浅沟槽隔离280 和第一环状浅沟槽隔离220之间。
[00巧]需要说明的是，第一环状浅沟槽隔离220、第一环状惨杂区230和第二环状惨杂区 240所对应的环可W为圆形、矩形、正方形、或其他形状，且第一环状浅沟槽隔离220、第一 环状惨杂区230和第二环状惨杂区240的环的形状保持一致。所述第一金属区域250可W 具有与第一环状浅沟槽隔离220、第一环状惨杂区230和第二环状惨杂区240的形状一致的 环，也可W包括两条金属带，分别覆盖所述第二环状惨杂区240的上表面。
[0076] 另外，所述肖特基二极管还包括多个第一接触件290,与所述第一金属区域250电 接触；多个第二接触件300,与所述第二金属区域260电接触。多个第一接触件290和多个 第二接触件300通过互联结构连接到一起。
[0077]第二金属区域260用作肖特基二极管的阳极、半导体结构210用作肖特基二极管 的阴极，第二环状惨杂区240用作第二接触件300的阴极。第H环状惨杂区270和第H环 状惨杂区270所横向包围的半导体结构210的一部分形成耗尽区，当施加到第二金属区域 260的电压高于施加到半导体结构210的电压约0. 35V时，电流从第二金属区域260向第二 环状惨杂区240流动，而当施加到第二金属区域260的电压低于施加到半导体结构210的 电压时，肖特基二极管反向偏置，具有第四深度271的第H环状惨杂区270与第H环状惨杂 区270与其所横向包围的半导体结构210的一部分之间所形成的耗尽区提高了反向击穿电 压，同时抑制了从阴极流向阳极的反向漏电流。
[0078] 另一方面，具有第二深度232的第一环状惨杂区230进一步扩大了耗尽区的范围， 该进一步提高了反向击穿电压，当肖特基二极管反向偏置时，第一环状惨杂区230和第H 环状惨杂区270与其所横向包围的半导体结构210的一部分之间形成耗尽区，由于第一环 状惨杂区230的深度大于第一环状浅沟槽隔离220的深度，因此，耗尽区轻易地延伸至第一 环状浅沟槽隔离220的下部。当施加到第二金属区域260的电压继续降低时，施加到第二 金属区域260的电压与施加到半导体结构210的电压的差值进一步增大，耗尽区的宽度和 深度也随之增大，反向击穿电压随着耗尽区面积的增大而增大，相应地，反向漏电流也随之 减小。
[0079] 同时，由于第一环状惨杂区230的浓度小于第H环状惨杂区270的浓度，对肖特基 结二极管的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。从而在保证正向导通 电压较小的同时提高了反向击穿电压W及降低了反向漏电流。
[0080] 需要说明的是，通过选择合适的第一环状惨杂区230和第H环状惨杂区270的宽 度和深度，W及合适的第二惨杂浓度、第H惨杂浓度和第四惨杂浓度也可进一步增加反向 击穿电压W及减小反向漏电流。优选地，所述第二深度232为0. 2~2ym。
[0081] 请参阅图4A-图41本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例1的示意图。
[0082] 步骤S1 ;如图4A所示，形成包括具有第一深度221的第一环状浅沟槽隔离220W 及具有第一传导类型和第一惨杂浓度的半导体结构210。
[0083] 需要说明的是，半导体结构 210的形成包括；形成娃衬底，所述娃衬底可W为P型； 在所述娃衬底的上表面上形成绝缘层，该绝缘层可W为SisN4、Si化或者两者的组合；图形 化所述绝缘层，W所述绝缘层为掩膜刻蚀所述娃衬底，W形成具有一定深度和侧墙角度的 沟槽；生长一Si化薄层，W圆滑沟槽的顶角和去掉刻蚀过程中在娃表面引入的损伤，之后 对沟槽填充Si化和退火，再WSigNA作为阻挡层使用化学机械研磨（化emicalMechanical Processing,CMP)工艺对娃片表面进行平坦化，使用热磯酸去除曝露出的SijN"最后在娃片 表面生长一层牺牲氧化层并进行漂洗，W进一步去掉娃片表面的缺陷及损伤，从而形成第 一环状浅沟槽隔离220 ;之后W所述绝缘层为掩膜，在形成第一环状浅沟槽隔离220的所述 娃衬底中注入第一惨杂浓度的第一传导类型的离子。在本实施例中，第一传导类型为n型。
[0084] 需要说明的是，第一环状浅沟槽隔离220的形成也可W在向所述娃衬底中注入第 一惨杂浓度的第一传导类型的离子之后完成。
[0085] 优选地，形成所述肖特基二极管的方法还包括沿着所述第二环状惨杂区240的外 周横向地形成包括所述第二环状惨杂区240的第二环状浅沟槽隔离280。在本实施例中，所 述第二环状浅沟槽隔离280与所述第一环状浅沟槽隔离220同时形成，且形成方法也相同。
[0086] 步骤S2;如图4B-图4D所示，沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧形成具有 从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第二深度232、第二传导 类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区230,所述第二传导类型与所述第一传导类型相反， 所述第二深度232大于所述第一深度221。
[0087] 具体地，所述第一环状惨杂区230的形成方法包括：
[0088] 如图4B所示，在所述半导体结构210的上表面形成绝缘层212 ;
[0089] 如图4C所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成第一开口 213,所述第一开口 213的尺 寸与所述第一环状惨杂区230的上表面的尺寸相同；
[0090] 如图4D所示，W所述绝缘层212为掩膜，向所述第一开口 213注入第二传导类型 的离子，形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度 232、第二传导类型和第二惨杂浓度的第一环状惨杂区230。
[0091] 在本实施例中，第二传导类型为P型，所述第二传导类型的离子包括；测、钢和铅。
[0092] 需要说明的是，刻蚀所述绝缘层212的工艺包括光刻掩膜和腐蚀工艺，光刻掩膜 工艺包括形成光刻胶、曝光和显影。该绝缘层212可W为SisN4、Si〇2或者两者的组合。
[0093] 还需要说明的是，优选地，在向所述第一开口 213注入第二传导类型的离子之后 还进行退火处理，退火处理的温度可W为1000~115(TC，使注入的第二传导类型的离子扩 散0.2~2ym的深度。
[0094] 步骤S3;如图4E-图4F所示，沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的外周形成包围 所述第一环状浅沟槽隔离220的第二环状惨杂区240,所述第二环状惨杂区240具有从所述 半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度242、第一传导类型和第H 惨杂浓度，所述第H惨杂浓度大于所述第一惨杂浓度。
[0095] 具体地，所述第二环状惨杂区240的形成方法包括：
[0096] 如图4E所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成第二开口215,所述第二开口215的尺 寸与所述第二环状惨杂区240的上表面的尺寸相同；
[0097] 如图4F所示，W所述绝缘层212为掩膜，向所述第二开口 215注入第一传导类型 离子，形成从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第H深度242、第一 传导类型和第H惨杂浓度的第二环状惨杂区240。
[0098] 需要说明的是，所述绝缘层212为图4B中所形成的绝缘层。刻蚀所述绝缘层212 的工艺包括光刻掩膜和腐蚀工艺，光刻掩膜工艺包括形成光刻胶、曝光和显影。该绝缘层 212可W为SisN*、Si化或者两者的组合。
[0099] 还需要说明的是，优选地，在沿着所述第一环状浅沟槽隔离220的外周形成包围 所述第一环状浅沟槽隔离220的第二环状惨杂区240步骤之后，对所述半导体结构210进 行快速热退火处理。退火处理的温度可W为1000~115(TC，使注入的第一传导类型的离子 扩散为第H深度242,所述第H深度242小于所述第二深度232。
[0100] 优选地，如图4G所示，在向所述第二开口 215注入第一传导类型的离子的同时向 所述第一环状惨杂区230注入第二传导类型的离子，W在所述第一环状惨杂区230的上 表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构210内的第四深度 271、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区270,所述第四惨杂浓度大于所述第 二惨杂浓度，所述第四深度271小于所述第二深度232。优选地，所述第四深度271等于所 述第H深度242。需要说明的是，向所述第一环状惨杂区230注入离子即是向所述第一开口 213注入离子。
[0101] 优选地，在向所述第二开口 215和第一环状惨杂区230注入离子之后，去除绝缘 层212,W及对所述半导体结构210进行快速热退火处理。退火处理的温度可W为1000~ 115(TC，使注入的离子扩散至相应的深度。本发明中所采用的刻蚀可W是各向同性刻蚀或 各向异性刻蚀。
[0102] 步骤S4;如图4H所示，在所述第二环状惨杂区240的上表面形成第一金属区域 250；
[0103] 步骤S5 ;如图4H所示，在所述第一环状浅沟槽隔离220的内侧形成覆盖所述第一 环状惨杂区230和所述第一环状惨杂区230的内侧区域的第二金属区域260。
[0104] 需要说明的是，步骤S4和步骤S5可W同时进行，即同时形成所述第一金属区域 250和所述第二金属区域260。所述第一金属区域250和所述第二金属区域260位于同一 个平面内。所述第一金属区域250和所述第二金属区域260所使用的材料为金属娃化物， 如娃化笛。
[0105] 在形成第一金属区域250和第二金属区域260之后还包括；如图41所示，在所述 第一金属区域250形成多个第一接触件290 及在所述第二金属区域260形成多个第二 接触件300。多个第一接触件290与所述第一金属区域250电接触；多个第二接触件300与 所述第二金属区域260电接触。多个第一接触件290和多个第二接触件300通过互联结构 连接到一起。
[0106] 请参阅图5A-图5J本发明的肖特基二极管的制造方法的实施例2的示意图。
[0107] 如图5A所示，实施例2与实施例1的半导体结构210的制造方法是相同的，实施 例2与实施例1的不同之处在于第一环状惨杂区230的形成方法，所述第一环状惨杂区230 的形成方法为：
[010引如图5B所示，在所述半导体结构210的上表面形成绝缘层212 ;
[0109] 如图5C所示，刻蚀所述绝缘层212,W形成环状沟槽410 ;
[0110] 如图抓所示，在所述环状沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃，W形成具有从 所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度232、第二传导类型和 束一惨杂浓度的束一环状惨杂区230。
[0111] 在所述环状沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃之前在所述环状沟槽410内壁 形成绝缘介质，该绝缘介质可W为Si〇2。
[0112] 如图祀所示，在所述沟槽410中填充第二传导类型的多晶娃之后进行回蚀，W去 除位于所述半导体结构210的上表面上的多余的多晶娃。如图5F-4J所示，在回蚀之后，W 与实施例1中的步骤S3相同的方法形成第二环状惨杂区240,再向沟槽410中填充第二传 导类型的多晶娃，形成具有第四深度271、第二传导类型和第四惨杂浓度的第H环状惨杂区 270。当然，第二环状惨杂区240和第H环状惨杂区270可W同时形成。
[0113] 在形成第二环状惨杂区240和第H环状惨杂区270之后，去除绝缘层212,W及对 所述半导体结构210进行快速热退火处理，使注入的离子扩散至相应的深度。
[0114] 综上所述，本发明的肖特基二极管及其制造方法，具有W下有益效果：
[0115] 本发明通过离子注入和沟槽填充两种方式 在半导体结构中的环状浅沟槽隔离内 侧的P+型惨杂区下面形成了深度大于环状浅沟槽隔离的深度的P-型惨杂区，当肖特基二 极管反向偏置时，P-型惨杂区和P+型惨杂区与其所横向包围的半导体结构的一部分之间 形成耗尽区，并且耗尽区的宽度和深度随着负压差的增大而增大，相对于现有技术中仅设 置P+型惨杂区而言，本发明的肖特基二极管的结构进一步增加了反向击穿电压W及减小 了反向漏电流。同时，由于P-型惨杂区的浓度小于P+型惨杂区的浓度，对肖特基结二极管 的正向导通电压影响较小，保证了正向导通电压为较小值。
[0116] 所W，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0117] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人±皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所掲示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管至少包括： 半导体结构，具有第一传导类型和第一掺杂浓度； 第一环状浅沟槽隔离，具有从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内的第 一深度； 第一环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度，横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧，所述 第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度； 第二环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第一环 状浅沟槽隔离，所述第三掺杂浓度大于所述第一掺杂浓度； 第一金属区域，接触所述第二环状掺杂区的上表面且与所述第二环状掺杂区重叠； 第二金属区域，从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向地位 于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧。2. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第三深度小于所述第二深 度。3. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括： 第三环状掺杂区，具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第 四深度、第二传导类型和第四掺杂浓度，位于所述第二金属区域的下表面，且与所述第一环 状掺杂区重叠，所述第四掺杂浓度大于所述第二掺杂浓度，所述第四深度小于所述第二深 度。4. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括：第二 环状浅沟槽隔离，从所述半导体结构的内部横向地包围所述第二环状掺杂区。5. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括： 多个第一接触件，与所述第一金属区域电接触； 多个第二接触件，与所述第二金属区域电接触。6. 根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一金属区域和所述第二 金属区域位于同一个平面内。7. -种权利要求1所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 形成包括具有第一深度的第一环状浅沟槽隔离以及具有第一传导类型和第一掺杂浓 度的半导体结构； 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸 至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区，所述 第二传导类型与所述第一传导类型相反，所述第二深度大于所述第一深度； 沿着所述第一环状浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状 掺杂区，所述第二环状掺杂区具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结 构内的第三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度，所述第三掺杂浓度大于所述第一掺杂浓 度； 在所述第二环状掺杂区的上表面形成第一金属区域； 在所述第一环状浅沟槽隔离的内侧形成覆盖所述第一环状掺杂区和所述第一环状掺 杂区的内侧区域的第二金属区域。8. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述小于所述第二 深度。9. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的 第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成第一开口，所述第一开口的尺寸与所述第一环状掺杂区的上 表面的尺寸相同； 以所述绝缘层为掩膜，向所述第一开口注入第二传导类型的离子，形成具有从所述半 导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓 度的第一环状掺杂区。10. 根据权利要求9所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第二传导类型 的离子包括：硼、铟和铝。11. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的内侧形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的 第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成环状沟槽； 在所述环状沟槽中填充第二传导类型的多晶硅，以形成具有从所述半导体结构的上表 面垂直延伸至所述半导体结构内的第二深度、第二传导类型和第二掺杂浓度的第一环状掺 杂区。12. 根据权利要求11所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在所述环状沟槽 中填充第二传导类型的多晶硅之前在所述环状沟槽内壁形成绝缘介质。13. 根据权利要求11所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在所述环状沟槽 中填充第二传导类型的多晶硅之后进行回蚀，以去除位于所述半导体结构的上表面上的多 余的多晶硅。14. 根据权利要求7所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状 浅沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状掺杂区进一步包括： 在所述半导体结构的上表面形成绝缘层； 刻蚀所述绝缘层，以形成第二开口，所述第二开口的尺寸与所述第二环状掺杂区的上 表面的尺寸相同； 以所述绝缘层为掩膜，向所述第二开口注入第一传导类型离子，形成具有从所述半导 体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第三深度、第一传导类型和第三掺杂浓度 的第二环状掺杂区。15. 根据权利要求14所述的肖特基二极管的制造方法，其特征在于，在向所述第二开 口注入离子的同时向所述第一环状掺杂区注入第二传导类型的离子，以在所述第一环状掺 杂区的上表面形成具有从所述半导体结构的上表面垂直延伸至所述半导体结构内的第四 深度、第二传导类型和第四掺杂浓度的第三环状掺杂区，所述第四掺杂浓度大于所述第二 掺杂浓度，所述第四深度小于所述第二深度。16. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第二环状掺 杂区的外周横向地形成包括所述第二环状掺杂区的第二环状浅沟槽隔离。17. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，还包括： 在所述第一金属区域形成多个第一接触件； 以及在所述第二金属区域形成多个第二接触件。18. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第一金属区域和 所述第二金属区域位于同一个平面内。19. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，沿着所述第一环状浅 沟槽隔离的外周形成包围所述第一环状浅沟槽隔离的第二环状掺杂区步骤之后对所述半 导体结构进行快速热退火处理。20. 根据权利要求7所述肖特基二极管的制造方法，其特征在于，所述第一金属区域和 所述第二金属区域所使用的材料为金属硅化物。
【专利摘要】本发明提供一种肖特基二极管，所述肖特基二极管包括：具有第一传导类型和第一掺杂浓度的半导体结构、第一环状浅沟槽隔离、分别位于第一环状浅沟槽隔离的内侧和外侧的第一环状掺杂区和第二环状掺杂区、重叠于第二环状掺杂区上部的第一金属区域和从所述半导体结构的上表面延伸至所述半导体结构内，并且横向地位于所述第一环状浅沟槽隔离的内侧的第二金属区域。本发明的肖特基二极管结构能有效地增加反向击穿电压以及减小反向漏电流。
【IPC分类】H01L29/06, H01L21/329, H01L29/872
【公开号】CN104900718
【申请号】CN201410077494
【发明人】汪铭, 程勇, 曹国豪, 马千成, 滕丽华
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
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