本申请属于功率器件制造,尤其是涉及一种sbd器件的制造方法。
背景技术:
1、肖特基(schottky)二极管,又称肖特基势垒二极管(简称sbd),它属于一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短,可以小到几纳秒;正向导通压降仅0.4v左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管,也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。
2、sbd肖特基二极体是利用金属-半导体接面作为肖特基势垒,以产生整流的效果,和一般二极管中由半导体-半导体接面产生的p-n接面不同。肖特基势垒的特性使得肖特基二极体的导通电压降较低,而且可以提高切换的速度。
3、肖特基二极管在结构原理上与pn结二极管有很大区别,它的内部是由阳极金属(用钼或铝等材料制成的阻挡层)、二氧化硅(sio2)电场消除材料、n-外延层(磷材料)、n型硅基片、n+阴极层及阴极金属等构成。在n型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极,n型基片接电源负极)时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小。反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。
4、当前成熟的sbd制备工艺中,主要是采用离子注入方式进行p型掺杂,这一工艺不仅工艺步骤复杂,相应生产设备的价格极其昂贵,设备的维护以及燃动力成本也很高。
技术实现思路
1、本申请提供一种sbd器件的制造方法,解决了现有离子注入掺杂方式的生产设备昂贵、维护成本高的技术问题,而且采用本申请制造方法获得的产品亦可到达现有离子注入获得的产品质量标准。
2、为解决至少一个上述技术问题,本申请采用的技术方案是:
3、一种sbd器件的制造方法,步骤包括:
4、在硅片正面外延层上获取扩散区窗口;
5、刻蚀外延层获得扩散区沟槽;
6、在硅片表面涂覆硼源并对其进行炉管工艺,在沟槽内形成pn结;
7、去除硅片表面以及沟槽中多余的硼源,再刻蚀金半接触窗口上的氧化层,形成势垒区;
8、对势垒区进行处理形成肖特基硅化物;
9、对硅片正面进行处理获得正面终端区场板结构。
10、进一步的,所述在硅片正面外延层上获取扩散区窗口,具体为:
11、在n型硅基片的外延层上通过热氧化方式生长一层二氧化硅氧化层;
12、再在该氧化层上涂覆一层光刻胶,并对其进行曝光显影,在光刻胶层上获得所述扩散区窗口;
13、其中,该氧化层的厚度为0.1-1.5um;光刻胶厚度为0.8-1.2um。
14、进一步的,所述刻蚀外延层获得扩散区沟槽,具体为:
15、基于扩散区窗口图案,通过boe药液腐蚀硅片表面上的氧化层,直至裸露出外延层;
16、去除氧化层上的光刻胶;
17、以氧化层为硬掩膜,采用腐蚀液对外延层进行腐蚀,以在外延层上刻蚀出扩散区所在的沟槽。
18、进一步的,所述boe药液为hf水溶液与nh4f水溶液的混合溶液,其体积比为7:1;刻蚀沟槽所用的腐蚀液为硝酸、醋酸、以及氢氟酸的混合溶液;
19、其中,所述沟槽的深度为0.5-1.5um,其宽度为30-80um。
20、进一步的,在具有沟槽的硅片表面上涂覆硼源时,
21、先以单向旋转的方式在硅片表面涂覆硼源,以在硅片表面及沟槽内形成一层1000å-20kå的硼源层薄膜;
22、再对硼源层薄膜进行烘干固化。
23、进一步的,涂覆硼源时的转速为1.8-3.5rpm;烘干固化时的温度为130-170℃,烘干时间为15-30min。
24、进一步的,再控制固化后的硅片在n2和o2的混合气氛下进行热氧化,使硼元素扩散到沟槽中的si中,形成2-10um的pn结;同时使硅片表面及沟槽内又生长一层氧化层,且在硅片表面及沟槽中的氧化层的表面上还附有多余的硼源。
25、进一步的,所述去除硅片表面以及沟槽中多余的硼源,再刻蚀金半接触窗口上的氧化层,形成势垒区,具体为:
26、采用化学腐蚀方法,用氢氟酸漂洗,以去除硅片表面及沟槽中的氧化层表面上多余的硼源,并使氧化层裸露出来;
27、再对硅片表面及沟槽中的氧化层进行刻蚀,并使相邻沟槽之间的氧化层刻蚀掉,形成势垒区。
28、进一步的,再在势垒区上溅射金属ni/nipt,以沉积形成厚度为200-1500å的金属ni层/nipt层;再对该ni层/nipt金属层在n2气氛下退火1h,以在势垒区上形成所述肖特基硅化物。
29、进一步的,所述对硅片正面进行处理获得正面终端区场板结构,具体为:采用由浓盐酸和浓硝酸组成的混合药液对硅片表面进行清洗10-30min,去除多余未与si反应的金属ni/nipt;
30、再通过pvd工艺对硅片正面依次蒸发金属ti、ni、ag,形成tiniag金属层;
31、再通过光刻及湿法腐蚀方法对硅片正面进行处理,以形成具有正面电极的终端区场板结构。
32、采用本申请设计的一种sbd器件的制造方法,采用硼源涂覆的方式替代现有的离子注入方式,不仅可调性好,而且在掺杂区域可获得厚度均匀并一致性较好的硼源层厚度;同时优化肖特基层结构,使势垒区边缘延长至扩散区沟槽中间,可保护势垒区最薄弱且容易击穿的地方,提高器件质量且保证性能参数,提高成品良率,亦可大幅度降低生产成本。
1.一种sbd器件的制造方法,其特征在于,步骤包括:
2.根据权利要求1所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,所述在硅片正面外延层上获取扩散区窗口,具体为:
3.根据权利要求1或2所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,所述刻蚀外延层获得扩散区沟槽,具体为:
4.根据权利要求3所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,所述boe药液为hf水溶液与nh4f水溶液的混合溶液,其体积比为7:1;刻蚀沟槽所用的腐蚀液为硝酸、醋酸、以及氢氟酸的混合溶液;
5.根据权利要求1-2、4任一项所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,在具有沟槽的硅片表面上涂覆硼源时,
6.根据权利要求5所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,涂覆硼源时的转速为1.8-3.5rpm;烘干固化时的温度为130-170℃,烘干时间为15-30min。
7.根据权利要求6所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,再控制固化后的硅片在n2和o2的混合气氛下进行热氧化,使硼元素扩散到沟槽中的si中,形成2-10um的pn结;同时使硅片表面及沟槽内又生长一层氧化层,且在硅片表面及沟槽中的氧化层的表面上还附有多余的硼源。
8.根据权利要求1-2、4、6-7任一项所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,所述去除硅片表面以及沟槽中多余的硼源,再刻蚀金半接触窗口上的氧化层,形成势垒区,具体为:
9.根据权利要求8所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,再在势垒区上溅射金属ni/nipt,以沉积形成厚度为200-1500å的金属ni层/nipt层;再对该金属ni层/nipt层在n2气氛下退火1h,以在势垒区上形成所述肖特基硅化物。
10.根据权利要求1-2、4、6-7、9任一项所述的一种sbd器件的制造方法,其特征在于,所述对硅片正面进行处理获得正面终端区场板结构,具体为:采用由浓盐酸和浓硝酸组成的混合药液对硅片表面进行清洗10-30min,去除多余未与si反应的金属ni/nipt;
