一种低导通压降肖特基二极管结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低导通压降肖特基二极管结构及其制备方法，该结构在N型外延层中设置环状的P型增压环、N型引出区和N型区表面接触区，本发明专利技术为充分降低N型引出区串联电阻，设计环形结构的N型引出区，通过扩散工艺形成高浓度的N型深磷层，该工艺形成的肖特基二极管由于从N型表面接触区到N+埋层之间增加了高浓度的深磷层，即N型引出区，能有效降低二者之间的外延层串联电阻，增大接触面积，从而获得更低的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种低导通压降肖特基二极管结构及其制备方法
本专利技术属于半导体工艺
，具体涉及一种低导通压降肖特基二极管结构及其制备方法。
技术介绍
肖特基二极管(SBD)具有正向导通压降低、开关速度快等优点，被广泛应用于高速高频电路、开关电源和保护电路中，SBD是高速光耦、高频开关电源的关键部件。SBD是利用金属和半导体形成的金属-半导体结制作的，在双极集成电路工艺中，SBD的常规做法是，在开欧姆孔的同时把肖特基二极管金-半接触区域也打开，然后淀积金属，由金属层和N型外延层接触形成肖特基二极管。选择纯铝材料可以获得较低的导通压降；然而，SBD的N极为杂质浓度很低的外延层，电阻率较大，会导致肖特基二极管的导通压降因外延层体电阻的影响而偏大，开关速度降低，使器件在高速、高频电路应用领域的性能受限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种低导通压降肖特基二极管结构及其制备方法，已解决现有技术中，肖特基二极管N型外延层杂质浓度低，串联电阻大使导通压降增大的问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种低导通压降肖特基二极管结构，包括N型外延层；在N型外延层的横向截面上，所述N型外延层的内部设置有一圈P型增压环、一圈N型引出区和一圈N型区表面接触区；N型引出区围绕P型增压环，N型引出区在N型区表面接触区中；P型增压环、N型引出区和N型区表面接触区同轴心；在N型外延层的竖向截面上，P型增压环、N型引出区及N型区表面接触区的上表面均和N型外延层的上表面平齐；N型引出区的下表面和N型外延层的下表面平齐，P型增压环的下表面和N型外延层的下表面有距离，N型区表面接触区的下表面有距离，N型引出区穿过N型区表面接触区。本专利技术的进一步改进在于：优选的，所述N型引出区为N型深磷层。优选的，所述P型增压环为B杂质区。优选的，所述N型外延层的下部设置有N+埋层。优选的，N型外延层的上表面设置有金属互联线和二氧化硅层。一种低导通压降肖特基二极管结构的制备方法，包括以下步骤：步骤1，在N型外延层的上表面制备有二氧化硅层；步骤2，在二氧化硅层上刻蚀出N型引出区的窗口；步骤3，通过N型引出区的窗口，将磷离子扩散在N型外延层的内部形成N型引出区；步骤4，剥离二氧化硅层，在N型外延层的上表面形成新的二氧化硅层；步骤5，在二氧化硅层上设置光刻胶，刻蚀出P型增压环的窗口；步骤6，通过P型增压环的窗口，向N型外延层中注入B杂质高能离子，形成P型增压环，去除二氧化硅层；步骤7，在N型外延层的上表面形成新的二氧化硅层，光刻二氧化硅层形成N型区表面接触区的窗口；通过N型区表面接触区的窗口，向N型外延层中扩散磷离子，形成N型区表面接触区；步骤8，在N型外延层的上表面制备金属互联线。优选的，步骤3中，所述磷离子通过两步扩散形成N型引出区，第一步磷扩散的温度为975℃，方阻为Ω/；第二步磷扩散的温度为1200℃。优选的，步骤6中，B杂质的注入能量为80keV。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种低导通压降肖特基二极管结构，该结构在N型外延层中设置环状的P型增压环、N型引出区和N型区表面接触区，本专利技术为充分降低N型引出区串联电阻，设计环形结构的N型引出区，通过扩散工艺形成高浓度的N型深磷层，该工艺形成的肖特基二极管由于从N型表面接触区到N+埋层之间增加了高浓度的深磷层，即N型引出区，能有效降低二者之间的外延层串联电阻，增大接触面积，从而获得更低的导通电阻。分别对采用本专利技术肖特基二极管结构和传统工艺形成的肖特基二极管参数进行测试，在相同正向电流条件下，新工艺方法形成的肖特基二极管具有更低的导通压降。本专利技术还公开了一种低导通压降肖特基二极管结构的制备方法，本专利技术依据N型外延层体电阻对肖特基二极管导通压降的影响机理，提出一种通过控制N型引出区杂质浓度达到降低肖特基二极管导通压降的工艺方法，本专利技术提出的采用高浓度磷掺杂工艺降低肖特基二极管导通压降的工艺方法，在标准双极工艺流程中利用NPN晶体管的深磷工艺进行肖特基二极管的N型引出区掺杂，在不增加任何热过程的情况下实现了肖特基二极管N型引出区的掺杂浓度调整，与标准双极工艺流程具有良好的工艺兼容性。通过这种方法获得的肖特基二极管具有更小的导通压降，有利于提高电路的开关速度。【附图说明】图1：传统结构肖特基二极管顶视图；图2：传统结构肖特基二极管纵向剖面图；图3：采用新工艺形成的肖特基二极管顶视图；图4：采用新工艺形成的肖特基二极管纵向剖面图。图5～图11：采用扩散工艺形成肖特基二极管的过程。图5：N型外延层表面生长扩散掩蔽热氧层；图6：光刻刻蚀形成肖特基二极管N型引出区窗口；图7：N型磷杂质预扩散和高温推结，形成肖特基二极管N型引出区深磷环；图8：湿法剥离氧化层并生长离子注入垫氧层，光刻形成肖特基二极管P型增压环区窗口并完成P型硼杂质注入及去胶；图9：高温退火完成P型杂质激活和推结；图10：光刻刻蚀出肖特基二极管N型区接触窗口并完成高浓度磷掺杂；图11：光刻刻蚀出肖特基二极管结区域和欧姆孔，溅射纯铝并进行光刻、刻蚀，形成肖特基二极管结构。其中，1-N型外延层；2-P型增压环；3-二氧化硅层；4-N型区表面接触区；5-N+埋层；6-金属互联线；7—N型引出区；8-光刻胶。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1和图2为传统结构肖特基二极管的结构图，从图中可以看出，传统结构中的N型外延层1的上表面部分位置设置有二氧化硅层3，N型外延层1上表面下表面设置有N+埋层5，N型外延层1的内部中间设置有一圈P型增压环2，P型增压环2的横截面为矩形环状2；N型区表面接触区4设置在N型外延层1的内部，N型区表面接触区4的上表面和N型外延层1的上表面重合，N型区表面接触区4的上表面和二氧化硅层3的下表面以及金属互联线6接触，,P型增压环2围着的N型外延层上表面设置有金属互联线6。上述结构中SBD的N极为杂质浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，包括N型外延层(1)；/n在N型外延层(1)的横向截面上，所述N型外延层(1)的内部设置有一圈P型增压环(2)、一圈N型引出区(7)和一圈N型区表面接触区(4)；N型引出区(7)围绕P型增压环(2)，N型引出区(7)在N型区表面接触区(4)中；P型增压环(2)、N型引出区(7)和N型区表面接触区(4)同轴心；/n在N型外延层(1)的竖向截面上，P型增压环(2)、N型引出区(7)及N型区表面接触区(4)的上表面均和N型外延层(1)的上表面平齐；N型引出区(7)的下表面和N型外延层(1)的下表面平齐，P型增压环(2)的下表面和N型外延层(1)的下表面有距离，N型区表面接触区(4)的下表面有距离，N型引出区(7)穿过N型区表面接触区(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，包括N型外延层(1)；
在N型外延层(1)的横向截面上，所述N型外延层(1)的内部设置有一圈P型增压环(2)、一圈N型引出区(7)和一圈N型区表面接触区(4)；N型引出区(7)围绕P型增压环(2)，N型引出区(7)在N型区表面接触区(4)中；P型增压环(2)、N型引出区(7)和N型区表面接触区(4)同轴心；
在N型外延层(1)的竖向截面上，P型增压环(2)、N型引出区(7)及N型区表面接触区(4)的上表面均和N型外延层(1)的上表面平齐；N型引出区(7)的下表面和N型外延层(1)的下表面平齐，P型增压环(2)的下表面和N型外延层(1)的下表面有距离，N型区表面接触区(4)的下表面有距离，N型引出区(7)穿过N型区表面接触区(4)。


2.根据权利要求1所述的一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，所述N型引出区(7)为N型深磷层。


3.根据权利要求1所述的一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，所述P型增压环(2)为B杂质区。


4.根据权利要求1所述的一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，所述N型外延层(1)的下部设置有N+埋层(5)。


5.根据权利要求1所述的一种低导通压降肖特基二极管结构，其特征在于，N型外延层(1)的上表面设置有金属互联线(6)和二氧化硅层(3)。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，王英民，孙有民，王成熙，王清波，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61