[发明专利]半导体器件三维接触的形成

说明书

当今半导体器件以手提电话为代表，正急速地向小型化方向发展。工作电流较大的所谓功率器件由于散热问题，进行小型化比较困难，而工作在小信号范围的器件已经变得非常小了，以前不存在的问题，现在逐渐暴露出来。其一是工作电流密度增加；第二是器件内部电阻增加。当然，现今有了一些解决办法，在这里我们所说的是如何用新的思想和技术解决这些问题。

电流密度的增加，受电流流入电极与硅的接触面积的限制，这比较容易理解。通常，电极接触为二维平面接触，我们考虑采用三维立体接触电极。三维立体接触的形成，利用特定结晶方向的单晶硅特性，腐蚀时严格控制温度、时间、浓度等变动因素，就可以获得安定的具有良好再现性的工艺方法。

增加电极接触面积通常采用三维方式，例如低导通电阻(Ron)的功率MOSFET，DRAM中存储电容的结构，都是已知的技术。这些以往的技术，即所谓的挖槽(Trench etching)技术，大多采用等离子体刻蚀技术进行三维刻蚀。这些技术在实用中没有问题，但却需要价格昂贵的设备，这是它们最大的缺点。我们提出的刻蚀方法与之相比较，不存在上述缺点。等离子体刻蚀中还有晶格损伤问题，尽管可以通过热处理消除大部分的结晶缺陷，但必要的热处理过程会导致制造成本上升，这也是其缺点之一。我们采用化学药品进行腐蚀，晶格损伤为零，可以大量成批处理。利用对特定结晶方向的单晶硅的各向异性腐蚀，只要控制化学药品的组成、腐蚀温度和时间，就能得到一定深度的槽状结构。

为方便了解本发明内容，现配合一具体实例，详细说明如下：

结晶方向为<110>单晶棒，按一定的厚度切割成片，表面镜面抛光。然后在表面涂布光刻胶，利用通常的方法进行曝光、显影形成线宽为10micron，间隔为3micron连续图形。如图1所示，光刻胶(A)幅宽为10micron，间隔(B)为3micron。将此硅片放入温度为40℃的碱性(Alkaline)化学药品中。

图2表示刻蚀特性，从图2可以看出间隔(B)与腐蚀时间没有关系，槽深度(D)在经过一段时间后不在发生变化。

图3表示刻蚀时间固定为1小时，间隔(B)和槽深度(D)在不同腐蚀液温度条件下的腐蚀结果，可以看出两者同腐蚀液温度没有关系。

变化腐蚀液的浓度，除腐蚀时间发生变化外，可得到相同的特性和稳定的结果。

本发明使硅片表面的表面积增加，接触面积的增加，导致电流密度下降，器件的内部压降降低，达到缩小器件尺寸，提高性能的效果。使用特定结晶方向的单晶硅和化学药品，无需考虑变化因素，就可以获得非常稳定的能够用于大批量生产且价格低廉的加工技术。这种技术预计将会在肖特基二极管(SBD)、超快恢复二极管(UFRD)的制作中得到广泛应用。