一种平面肖特基二极管及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种平面肖特基二极管及其制备方法。


背景技术：

2.sbd主要应用在低压开关电源上，其良好的低正向饱和及优良的高频特性是低压开关电源的优良器件，而终端电路需求除了对常规参数有要求外，对器件的动态参数反向浪涌irsm和静电能力esd也有较为严格的门槛要求，常规的肖特基sbd产品结构及工艺流程上对此有专门的应对方案，但受制于常规方案的批量流片改进时的巨大成本，一般芯片厂家都是持续维持现行的基本方案来满足市场的普通要求，当然如此芯片只能满足中低端客户的要求，价格和利润也属于较低的水平，一些高端领域对产品的反向浪涌电流（ssg）能力和esd等尤其重视，平面肖特基（sbd）芯片在恶劣工作环境如雷雨天气下工作，如突然遭受外部瞬态大电流冲击时，提升平面肖特基（sbd）芯片吸收外部瞬态电流冲击的能力有利于降低平面肖特基（sbd）在应用中的失效几率，提升可靠性。为此，如何提升sbd的ssg能力是本领域技术人员致力于研究的方向。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种平面肖特基二极管。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种平面肖特基二极管，包括表面金属、sio2氧化层、肖特基势垒金属层、n-型衬底、p 型掺杂区、底部金属，所述sio2氧化层和肖特基势垒金属层位于所述n-型衬底的上表面上，且sio2氧化层位于肖特基势垒金属层的左右两侧，所述表面金属位于所述sio2氧化层和所述肖特基势垒金属层的上方，所述n-型衬底的下表面设置有多个沿横向方向间隔分布的所述p 型掺杂区，所述n-型衬底的下表面设置有底部金属。
5.作为一种具体的实施方式，所述表面金属的厚度在1-10μm之间。
6.作为一种具体的实施方式，所述底部金属的厚度在1-10μm之间。
7.作为一种具体的实施方式，所述n-型衬底的掺杂浓度在1e
14-1e
16
cm-3
之间，厚度在5-30μm之间。
8.作为一种具体的实施方式，所述肖特基势垒金属层的势垒高度wf在4-6ev之间。
9.作为一种具体的实施方式，所述p 掺杂区的掺杂浓度在1e
15-1e
18
cm-3
之间，掺杂高度在1-5μm之间。
10.本发明的另一个目的是提供上述平面肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：1）在n-型衬底的上表面生长一层sio2初氧层；2）在sio2初氧层上通过光刻、曝光、显影及腐蚀出肖特基源区窗口；3）在肖特基源区窗口内淀积一层镍铂合金，通过快速退火生成金属硅化物，得到所需的肖特基势垒金属层；
4）在肖特基势垒金属层的上表面通过沉积铝/钛镍银合金，并通过光刻腐蚀制备表面金属；5）在n-型衬底的下表面通过高能离子注入硼，并进行推结，在n-型衬底的下表面生成多个p 型掺杂区；6）在器件的背面采用金属蒸发工艺，淀积钛镍银合金，形成底部金属即可。
11.作为一种具体的实施方式，步骤5）中，所述高能离子注入硼采用的剂量为1e15-1e18之间，能量为50-100kev，注入的平均深度为1-5μm。
12.作为一种具体的实施方式，步骤3）中，退火温度在400~600℃，时间控制在30~90min之间。
13.与现有技术相比，本发明的平面肖特基二极管具有以下优点：本发明的平面肖特基二极管，在衬底的上表面设置肖特基势垒金属层和氧化层，在n-型衬底的下表面设置多个p 掺杂区，且其掺杂浓度在1e
15-1e
18
cm-3
之间，掺杂高度在1-5μm之间，可以大幅度提升器件的反向浪涌电流能力。
附图说明
14.图1是本发明所述的平面肖特基二极管的结构示意图；其中：1、n-型衬底；2、sio2氧化层；3、肖特基势垒金属层；4、p 型掺杂区；5、表面金属；6、底部金属。
具体实施方式
15.下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
16.一种平面肖特基二极管，参见图1所示，包括表面金属5、sio2氧化层2、肖特基势垒金属层3、n-型衬底1、p 型掺杂区4、底部金属6。
17.这里，n-型衬底的掺杂浓度在1e
14-1e
16
cm-3
之间，厚度在5-30μm之间。
18.sio2氧化层和肖特基势垒金属层位于n-型衬底的上表面上，且sio2氧化层位于肖特基势垒金属层的左右两侧，肖特基势垒金属层的势垒高度wf在4-6ev之间。
19.表面金属位于sio2氧化层和肖特基势垒金属层的上方，其厚度在1-10μm之间。
20.n-型衬底的下表面设置有多个沿横向方向间隔分布的p 型掺杂区，其掺杂浓度在1e
15-1e
18
cm-3
之间，掺杂高度在1-5μm之间。
21.n-型衬底的下表面设置有底部金属，该底部金属的厚度在1-10μm之间。
22.此外，本发明还提供了上述平面肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：1）在n-型衬底的上表面生长一层sio2初氧层，厚度0.5~2μm；2）在sio2初氧层上通过光刻、曝光、显影及腐蚀出肖特基源区窗口；3）在肖特基源区窗口内淀积一层镍铂合金，通过快速退火生成金属硅化物，退火温度在400~600℃，时间30~90min得到所需的肖特基势垒金属层；4）在肖特基势垒金属层的上表面通过沉积铝/钛镍银合金，厚度0.5~5μm并通过光刻腐蚀制备表面金属；5）在n-型衬底的下表面通过高能离子注入硼，剂量为1e15-1e18之间，能量为50-60kev，注入的平均深度为1-5μm，并进行推结，在n-型衬底的下表面生成多个p 型掺杂区；
6）在器件的背面采用金属蒸发工艺，淀积钛镍银合金，厚度在0.5~5μm，形成底部金属即可。
23.上述平面肖特基二极管，在衬底的上表面设置肖特基势垒金属层和氧化层，在n-型衬底的下表面设置多个p 掺杂区，且其掺杂浓度在1e
15-1e
18
cm-3
之间，掺杂高度在1-5μm之间，可以大幅度提升器件的反向浪涌电流能力。
24.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。


技术特征：
1.一种平面肖特基二极管，其特征在于，包括表面金属、sio2氧化层、肖特基势垒金属层、n-型衬底、p 型掺杂区、底部金属，所述sio2氧化层和肖特基势垒金属层位于所述n-型衬底的上表面上，且sio2氧化层位于肖特基势垒金属层的左右两侧，所述表面金属位于所述sio2氧化层和所述肖特基势垒金属层的上方，所述n-型衬底的下表面设置有多个沿横向方向间隔分布的所述p 型掺杂区，所述n-型衬底的下表面设置有底部金属。2.根据权利要求1所述的平面肖特基二极管，其特征在于，所述表面金属的厚度在1-10μm之间。3.根据权利要求1所述的平面肖特基二极管，其特征在于，所述底部金属的厚度在1-10μm之间。4.根据权利要求1所述的平面肖特基二极管，其特征在于，所述n-型衬底的掺杂浓度在1e
14-1e
16
cm-3
之间，厚度在5-30μm之间。5.根据权利要求1所述的平面肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基势垒金属层的势垒高度w
f
在4-6ev之间。6.根据权利要求1所述的平面肖特基二极管，其特征在于，所述p 掺杂区的掺杂浓度在1e
15-1e
18
cm-3
之间，掺杂高度在1-5μm之间。7.一种如权利要求1至6中任一权利要求所述的平面肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在n-型衬底的上表面生长一层sio2初氧层；2）在sio2初氧层上通过光刻、曝光、显影及腐蚀出肖特基源区窗口；3）在肖特基源区窗口内淀积一层镍铂合金，通过快速退火生成金属硅化物，得到所需的肖特基势垒金属层；4）在肖特基势垒金属层的上表面通过沉积铝/钛镍银合金，并通过光刻腐蚀制备表面金属；5）在n-型衬底的下表面通过高能离子注入硼，并进行推结，在n-型衬底的下表面生成多个p 型掺杂区；6）在器件的背面采用金属蒸发工艺，淀积钛镍银合金，形成底部金属即可。8.根据权利要求7所述的平面肖特基二极管的制备方法，其特征在于，步骤5）中，所述高能离子注入硼采用的剂量为1e15-1e18之间，能量为50-100kev，注入的平均深度为1-5μm。9.根据权利要求7所述的平面肖特基二极管的制备方法，其特征在于，步骤3）中，退火温度在400~600℃，时间控制在30~90min之间。

技术总结
本发明公开了一种平面肖特基二极管及其制备方法，该平面肖特基二极管包括表面金属、SiO2氧化层、肖特基势垒金属层、N-型衬底、P 型掺杂区、底部金属，所述SiO2氧化层和肖特基势垒金属层位于所述N-型衬底的上表面上，且SiO2氧化层位于肖特基势垒金属层的左右两侧，所述表面金属位于所述SiO2氧化层和所述肖特基势垒金属层的上方，所述N-型衬底的下表面设置有多个沿横向方向间隔分布的所述P 型掺杂区，所述N-型衬底的下表面设置有底部金属。本发明的肖特基二级管具有优异的反向浪涌电流的能力。肖特基二级管具有优异的反向浪涌电流的能力。肖特基二级管具有优异的反向浪涌电流的能力。


技术研发人员：周兵兵 周炳
受保护的技术使用者：德兴市意发功率半导体有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/3/10