[发明专利]沟槽肖特基势垒二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一沟槽肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode，SBD)及其制造方法及其制造方法，特别是指一种增强崩溃防护电压的沟槽SBD及其制造方法。

背景技术

肖特基势垒二极管(SBD)以电子为单一载子，利用金属与半导体的肖特基接触(Schottky contact)所产生的肖特基势垒(Schottky barrier)，使得顺向电流较大，且回复时间较短。然而由于使得SBD操作于逆向偏压时，会产生很大的漏电流，因此有沟槽SBD的发明。沟槽SBD利用沟槽中填入导电材料，并以介电材料将导电材料与半导体基体隔开，逆向偏压时产生空乏区，以夹止反向漏电流，进而改善传统SBD操作于逆向偏压时，漏电流太高的问题。然而，应用于高电压操作时，沟槽SBD中，较低的崩溃防护电压(breakdown voltage)仍然限制了沟槽SBD应用的范围。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种沟槽肖特基势垒二极管及其制造方法，提高肖特基势垒二极管操作的崩溃防护电压，增加肖特基势垒二极管的应用范围。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种沟槽肖特基势垒二极管及其制造方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种沟槽肖特基势垒二极管形成于一第一导电型基板中，包含：一第二导电型外延层，形成于该基板上；多个平台(mesas)，由该外延层一上表面向下蚀刻多个沟槽所定义，且该多个平台共同连接于该外延层；一场极板(field plate)，形成于该外延层上，并填充于该多个沟槽中，其中，该场极板与该多个平台的侧壁与底部间，由一介电层隔开，而该场极板与该多个平台的顶部间，形成肖特基接触；一终止区(termination region)，形成于该多个平台的一边缘外侧的该外延层上表面下，与该场极板电连接，且该终止区与该边缘及该外延层间，由该介电层隔开；一场绝缘层，形成于该外延层上表面上，位于该终止区外侧；以及至少一缓和极板，形成于该终止区外侧的该外延层上表面下，并穿越过该场绝缘层与该场极板电连接，且该缓和极板与该终止区之间，由该介电层与部分该外延层隔开。

在其中一种较佳实施型态中，该第一导电型为P型，且第二导电型为N型。

上述较佳实施型态中，该场极板宜包括：一具有P型杂质掺杂的多晶硅层，填充于该多个沟槽中的该外延层上表面下；一肖特基势垒金属层，形成于该外延层上表面上，与该多晶硅层电连接，并与该多个平台的顶部形成肖特基接触；以及一金属层，形成于该肖特基势垒金属层上，并与该肖特基势垒金属层电连接。

在另一种较佳实施型态中，该场极板包括：一肖特基势垒金属层，填充于该多个沟槽中与该多个平台顶部上，并与该多个平台顶部形成肖特基接触；以及一金属层，形成于该肖特基势垒金属层上，并与该肖特基势垒金属层电连接。

就另一观点，本发明也提供了一种沟槽肖特基势垒二极管制造方法，包含：提供一第一导电型基板；形成一第二导电型外延层于该基板上；由该外延层一上表面向下蚀刻，形成多个沟槽，以定义多个平台，其中该多个平台共同连接于该外延层；以导电材料填充于该多个沟槽中以及该外延层上，以形成一场极板，其中，该场极板与该多个平台的侧壁与底部间，由一介电层隔开，而该场极板与该多个平台的顶部间，形成肖特基接触；形成一终止区于该多个平台的一边缘外侧的该外延层上表面下，与该场极板电连接，且该终止区与该边缘及该外延层间，由该介电层隔开；于该终止区外侧形成一场绝缘层于该外延层上表面上；以及于该终止区外侧的该外延层上表面下形成至少一缓和极板，与该场极板电连接，且该缓和极板与该终止区之间，由该介电层与部分该外延层隔开。

在其中一种较佳实施型态中，该第一导电型为P型，且第二导电型为N型。

上述较佳实施型态中，形成该场极板的步骤宜包括：填充一具有P型杂质掺杂的多晶硅层于该多个沟槽中的该外延层上表面下；形成一肖特基势垒金属层于该外延层上表面上，与该多晶硅层电连接，并与该多个平台的顶部形成肖特基接触；以及形成一金属层于该肖特基势垒金属层上，并与该肖特基势垒金属层电连接。

上述较佳实施型态中，沟槽肖特基势垒二极管制造方法宜更包含：形成该介电层于该外延层上表面上、该多个平台侧壁、该多个平台底部、与该多个平台顶部上；以及将该外延层上表面上与该多个平台顶部上的该介电层移除。