[发明专利]增强型沟槽式肖特基二极管整流器件及其制造方法

权利要求书

1. 一种增强型沟槽式肖特基二极管整流器件，在俯视平面上，该器件的有源区由若干个肖特基势垒二极管单胞（1）并联构成，此肖特基势垒二极管单胞（1）的纵向截面上，每个肖特基势垒二极管单胞（1）包括位于硅片背面下金属层（2），位于所述下金属层（2）上方重掺杂第一导电类型的衬底层（3），此衬底层（3）与下金属层（2）之间形成欧姆接触，位于所述衬底层（3）上方设有轻掺杂第一导电类型的外延层（4），位于所述外延层（4）上方设有上金属层（5），一沟槽（6）从所述外延层（4）上表面并延伸至外延层（4）中部，相邻沟槽（6）之间外延层（4）区域形成第一导电类型的单晶硅凸台（7），此单晶硅凸台（7）顶面与上金属层（5）之间形成肖特基势垒接触面（15）；其特征在于：一栅沟槽（8）位于所述沟槽（6）内，此栅沟槽（8）内填充有导电多晶硅（9）并与上金属层（5）之间形成欧姆接触面（14），所述导电多晶硅（9）和外延层（4）之间均通过二氧化硅（10）隔离；

位于所述单晶硅凸台（7）内并贴附于沟槽（6）侧表面具有第二导电类型掺杂区（11），此第二导电类型掺杂区（11）顶部与外延层（4）上表面之间具有重掺杂第二导电类型掺杂区（12），所述第二导电类型掺杂区（11）和重掺杂第二导电类型掺杂区（12）均与外延层（4）形成pn结界面。

2. 根据权利要求1所述的二极管整流器件，其特征在于：所述第二导电类型掺杂区（11）和重掺杂第二导电类型掺杂区（13）另一侧具有第一导电类型的外延分层（13），此外延分层（13）下表面高于所述第二导电类型掺杂区（11）下表面，此外延分层（14）位于外延层（4）上部且外延分层（13）的掺杂浓度大于外延层（4）的掺杂浓度。

3. 一种用于制造所述权利要求1所述二极管整流器件的制造方法，其特征在于：该方法包括下列工艺步骤：

步骤一、在N型高掺杂浓度N+的单晶硅衬底上，生长N型较低掺杂浓度N-的外延层；

步骤二、在N-外延层表面生长二氧化硅介质层，在二氧化硅介质层表面沉积氮化硅介质层，形成二氧化硅层和氮化硅层的复合层；

步骤三、对复合介质层实施光刻，定义出沟槽图形；

步骤四、采用干法刻蚀方法，选择性除去未被光刻胶保护的复合介质层，曝露出沟槽图形对应的N-外延层，而除去光刻胶后保留下来的复合介质层作为介质硬掩膜使用；

步骤五、以介质硬掩膜为保护，采用干法刻蚀方法选择性刻蚀曝露出的N-外延层区域的单晶硅，在N-外延层中形成沟槽。

4.沟槽之间形成具有一定宽度的N-单晶硅凸台结构；

步骤六、在整个结构表面均匀生长二氧化硅层。

5.由于介质硬掩膜的保护，二氧化硅层只生长在曝露出的N-外延层表面；

步骤七、实施偏转角度的P型离子注入和热退火。

6.偏转的角度配合介质硬掩膜的保护，在N-单晶硅凸台单一侧面，高于沟槽底部区的域形成P型区；

步骤八、在整个结构表面沉积导电多晶硅层，通过干法刻蚀形成多晶硅栅结构；

步骤九、采用湿法腐蚀，选择性去除部分氮化硅硅层；

步骤十、实施偏转角度的P型离子注入和热退火。

7.偏转的角度配合介质硬掩膜的保护，在单晶硅凸台结构顶部P型区同侧形成P型高掺杂浓度P+区域，P+区域覆盖P型区顶部并部分延伸入N-区域， P型掺杂区域与N-外延层区域相接触，形成pn结界面；

步骤十一、在整个结构表面沉积介质层，该介质层可以是二氧化硅层，或者氮化硅层，或者二氧化硅层和氮化硅层的复合层；

步骤十二、实施光刻，曝露出单胞区域，采用干法刻蚀，或者湿法腐蚀，或者干、湿结合，选择性除去未被光刻胶保护的介质层，直至单晶硅凸台和导电多晶硅的上表面完全曝露。

8.去除剩余光刻胶；

步骤十三、沉积上金属层到整个结构表面，该金属层与单晶硅凸台N-掺杂区域上表面连接形成肖特基势垒接触，与单晶硅凸台P+掺杂区域上表面连接形成欧姆接触，与导电多晶硅上表面连接形成欧姆接触，该金属层构成整流器件的阳极；

步骤十四、在N型高掺杂衬底的底面上沉积下金属层形成整流器件阴极。