[实用新型]低势垒肖特基二极管的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体分立器件，尤其涉及一种低势垒肖特基二极管的结构。

背景技术

肖特基二极管是以金属(或金属硅化物)和半导体接触形成的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有正向压降低、反向恢复时间很短的特点.由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。

对于二极管来说，正向功耗PF＝IF×VF对总体功耗的贡献最大。由于二极管电流(IF)是由应用预先决定的，因此要想降低功耗只能想办法降低正向压降(VF)。对于硅外延工艺的肖特基二极管，正向压降VF取决于使用的势垒合金层、外延条件(例如外延厚度及外延电阻率)、以及有源区域面积。对于特定规格的肖特基二极管来说外延条件的优化空间较为有限，而通过增大有源面积来降低正向压降VF与器件小型化要求相冲突，并且还会提高二极管电容，从而增大电路损耗。同时还需要考虑的是当正向电压降低时，反向电流(IR)会变大。

因此，在肖特基二极管的制造中选择适当的势垒合金层变得尤为重要，目前铬(Cr)，镍(Ni)，镍铂(NiPt)，钼(Mo)等金属的硅化物已被大多数制造厂广泛应用于制作肖特基二极管的势垒合金层，但对于更低正向功耗的低势垒肖特基二极管来说以上金属的硅化物势垒高度已不能满足市场要求。

金属功函数是影响金属硅化物的势垒高度的主要因素之一，而在已确定工艺条件的前提下，只能通过选择金属功函数低的金属来形成金属硅化物，以减小正向压降(VF)。

表一为常用金属的功函数列表，如表一所示，金属钛(Ti)功函数较小，且其硅化物的势垒高度较低，将二硅化钛(TiSi₂)势垒应用于小信号肖特基二极管可较大程度上减小肖特基二极管的正向压降(VF)。

表一

  金属元素  功函数(eV)  铂(Pt)  5.65  镍(Ni)  5.15  铬(Cr)  4.5  钛(Ti)  4.33

在VLSI(超大规模集成电路)中，二硅化钛由于其低阻特性已被广泛应用于0.35和0.25微米MOS技术中作为互连和接点材料。在期刊《固体电子学研究与进展》的《VLSI中钛硅化物肖特基接触特性与退火条件》中介绍了使钛(Ti)与硅(Si)在快速退火炉管中反应制作出的二硅化钛(TiSi₂)的方法，并且在一次制作工艺中可以同时制作出满足电路要求的肖特基二极管，同时可以将氮化钛(TiN)或氮化钛(TiN)与氧气(O₂)反应生成的氮氧化钛(TiON)作为扩散阻挡层，有效地防止金属铝的渗透形成铝尖楔，以上工艺有效地提高了工艺兼容性。

然而，应用场合的不同决定了不同的肖特基二极管对工艺的要求大不相同，在集成电路中，二硅化钛的主要用途为作为金属连线，工艺兼容制做出的肖特基器件在各方面性能参数都相对较差，而分立器件的肖特基二极管对参数规格，可靠性等均有较高要求。在VLSI中经过退火用作扩散金属保护层的氮化钛或氮氧化钛经过炉管高温会吸附杂质，表面状态不佳，会影响器件可靠性，不宜用作分立器件的肖特基二极管的扩散阻挡层，同时氮氧化钛对很多种酸免疫在以湿法腐蚀为主的刻蚀工艺中氮氧化钛的出现将是件令人头痛的事情，难以挑选到合适的酸液腐蚀氮氧化钛。