具有低正嚮導通壓降和低反向漏電流的半導體二極體的製作方法
2023-06-29 08:20:06
專利名稱：具有低正嚮導通壓降和低反向漏電流的半導體二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件及其製造方法的領域。
現有技術中已公知許多種半導體器件。本發明涉及半導體二極體的製造方法及其製造的二極體，當然這些方法也可以直接適用於電晶體的製造。由於這裡的重點是二極體，因此僅討論與二極體有關的現有技術。
半導體二極體已廣泛用於各種用途的電路中。這種半導體二極體的基本目的是響應於正向偏壓使電流正嚮導通，響應於負偏壓阻止電流反嚮導通。這種整流的功能廣泛地用在如各種電源等的電路中以及許多其它的電路中。
在通常的半導體二極體中，正嚮導通限制為漏電流值，直到正向偏壓達到特定類型的半導體器件的特性值。例如，矽pn結二極體不會顯著導通直到正向偏壓至少約0.7伏。由於肖特基勢壘的特性，許多矽肖特基二極體可以在如0.4伏的較低電壓下開始導通。鍺pn結二極體在室溫下的正嚮導通壓降約0.3伏。然而，這種二極體目前很少使用，不僅由於它與矽集成電路製造不兼容，而且即使為分立器件，由於它對溫度敏感和其它不希望的特性。
在一些應用中，使用二極體不是由於它們的整流特性，而是由於它們總是正向偏置，從而提供了它們的正嚮導通壓降特性。例如，在集成電路中，連接到電晶體的二極體經常用於提供與電路中另一個電晶體的基極發射極電壓基本上相等的正嚮導通壓降。雖然本發明的某些實施例用在所述一般類型的電路中，但這種用途不是它的主要目的。
在利用半導體二極體的實際整流特性的電路中，二極體的正嚮導通壓降通常為嚴重的缺陷。藉助具體的例子，在DC到DC降壓轉換器中，通常使用變壓器，其中使用適當控制器控制的半導體開關周期地將變壓器的原邊與DC電源連接和斷開。通過二極體的整流特性或通過另一個半導體開關，副邊電壓連接到轉換器的輸出。控制器根據維持需要的輸出電壓的要求改變佔空比或連接到電源的原邊的頻率。如果使用半導體開關將副邊連接到輸出，所述第二個開關的操作也由控制器控制。
使用半導體開關將副邊連接到輸出的優點是正嚮導通壓降很低，然而缺點是需要始終仔細地控制轉換器的工作溫度範圍，以維持從原邊到副邊能量轉換的效率。使用半導體二極體用於該目的的優點是不需要控制副邊開關，但缺點是將半導體二極體的正嚮導通壓降施加在副邊電路上。這至少有兩個非常嚴重的缺點。首先，半導體器件的正嚮導通壓降顯著降低了轉換器的效率。例如，通常在計算機系統中使用的較新的集成電路趨于越來越低的工作電壓，例如目前的3.3伏、3伏以及低到2.7伏。在3伏的電源時，施加0.7伏串聯壓降意味著轉換器實際上相當於3.7伏的負載，由此轉換器的效率限制為81％，即使在將其它電路的損耗也考慮在內之前。
其次，以上介紹的效率損耗代表二極體中的功率損耗，導致其發熱。這限制了集成電路轉換器的功率轉換能力，在許多應用中，需要使用足夠尺寸的分立二極體，由此增加了電路的總體尺寸和成本。
AC到DC轉換通常使用的另一個電路是全波橋式整流器，通常連接到原邊由AC電源驅動的變壓器的副邊繞組。這裡兩個二極體壓降施加在峰值DC輸出上，使利用常規二極體的電路效率特別低，增加了電路產生的熱，根據提供的DC電源需要通過大的分立器件、散熱結構等散熱。
因此，具有低正嚮導通壓降的半導體二極體用做電路中的整流元件將非常有利，其中可以隨時對二極體施加正向和反向偏壓。雖然分立形式的這種二極體有很多應用，但還是希望這種二極體與集成電路製造技術兼容，以便可以將集成電路形式的這種二極體製作為更大規模集成電路的一部分。此外，雖然通常不希望有反向漏電流，並且其一般必然由額外的正嚮導通電流組成，由此降低了電路效率，反向漏電流對一些電路有其它和更嚴重的負面影響。因此，還進一步希望這種半導體二極體有低反偏漏電流。
這裡公開了一種半導體二極體，具有低正嚮導通壓降、低反向漏電流和高電壓能力，適合於用在集成電路中和用做分立器件。可以和具有公用的柵和漏連接的場效應器件的製備一樣，通過提供了很短溝道、淺漏區和縱向緩變結的工藝製備半導體二極體。在特別設置的錐形邊緣場氧化物上連續的柵/漏接觸層使器件的擊穿電壓最大。優選的製造技術利用了四個掩蔽步驟，都不需要任何關鍵的掩模對準要求。下面公開了各種實施例。
圖1為公知的AC到DC轉換器的電路圖，使用了本發明於其中的全波橋式整流器。
圖2a和2b示出了根據本發明連接場效應器件的二極體，示意性地顯示為連接場效應器件的n溝道和p溝道二極體。
圖3a到3v示出了製造本發明的優選實施例的示例性工藝中的步驟。
圖3w和3x示出了製造本發明的另一工藝的步驟。
圖4為當對本發明的優選實施例施加80伏的反向偏壓時，pn結兩側上和氧化物中的電力線的計算機模擬再現。
圖5a到5c示出了本發明的另一示例性製造方法。
現在參考圖1，可以看到公知的AC到DC轉換器的電路圖，使用了本發明於其中的全波橋式整流器。在所述電路中，變壓器20用於提供原邊和副邊電路之間的DC隔離，並頻繁地將AC升壓或降壓到由二極體D1、D2、D3和D4組成的全波橋上。當副邊引線22相對於副邊引線24為正時，二極體D2將導通，通過電阻26對電容器28充電或進一步充電，將電流提供到負載30，電流通過二極體D3返回到變壓器的引線24。類似地，在AC輸入電壓的另外半個周期中，當副邊引線24上的電壓相對於副邊引線22為正時，二極體D4將導通，電流通過電阻26對電容器28充電，並將電流提供到負載30，電容器和負載電流穿過二極體D1返回到副邊引線22。由此可以看出，每次電流從二極體D1到D4的全波橋傳送到橋的輸出，兩個二極體壓降串聯地施加在輸出上。此外，由於有當變壓器20的副邊上的電壓超過電容器28上的電壓兩個二極體壓降時僅導通任何一對二極體，可以清楚只有在一部分時間，即當變壓器的副邊電壓等於或靠近正或負峰值時，電流才傳送到橋的輸出。
圖1的電路僅為要使用本發明的電路類型的一個示例。這些電路可以稱為在兩個二極體連接上對二極體施加正(正向)和負(反向)差分電壓，二極體的功能為整流功能，提供DC或整流的電流輸出的電路。這可以與二極體需要的功能是當導通電流時響應於二極體的正嚮導通壓降特性提供電壓參考的應用區分開，無論二極體使用時是否也被施加負差分電壓。這些電路還可以稱為在二極體連接上對一個或多個二極體施加正和負差分電壓，一個或多個二極體的功能是功率整流功能，提供足夠功率級別的DC或整流的電流輸出，以對與其連接的一個或多個電路供電的電路。這可以與二極體需要的功能是提供在沒有被二極體的DC或整流的電流輸出供電的隨後的電路中使用或處理的信號級電流輸出的應用區分開。
在圖1所示類型的許多電路中，除了濾波電容器28之外，還可以在輸出中使用線性調壓器。此外，起限流電阻作用的電阻器26可以作為單獨的電路部件省略掉，以利於變壓器的副邊電阻，對於變壓器，為了基本上所有的應用起見，電阻器為足夠尺寸的實際的分立部件以耗散其中的功耗。然而，本發明最重要的是二極體D1到D4自身，這些二極體中的功耗通常沒有起到需要的電路功能的作用，而且僅產生不希望的功耗和熱，需要使用更大的二極體，無論是分立形式的或集成電路形式的，實際上增加了需要提供所述額外功率輸出的變壓器的尺寸，例如，負載需要的功率加上二極體消耗的功率。本發明致力於實現具有低二極體正嚮導通壓降、低反向漏電流和高電壓容量的二極體和/或二極體功能，基本上用於所述電路和實際上對二極體施加正向和反向偏壓的其它電路中。本發明通過使用連接場效應器件的二極體實現，示意性地顯示在圖2a和2b中的分別為連接到場效應器件的n溝道和p溝道二極體。根據本發明的優選實施例，通過使用共用柵和漏連接，通常為襯底上的共用導電層，優選通過能增強所得器件電特性的一個或多個特殊製造技術製造這種器件。
這裡參考圖3a到3v介紹本發明的優選實施例的製造工藝。圖3a示出了矽襯底32，在圖3a和隨後的一些圖中，矽襯底32認為是晶片尺寸的襯底，顯然大量的這種晶片製備在單個矽晶片上，這是本領域已公知的。在介紹的具體實施例中，襯底為n型襯底。第一步驟是生長厚氧化矽層34，如圖3b所示。然後，如圖3c所示，澱積薄氧化層36，設置光刻膠層40，限定最終的電路將形成其中的窗口。然後使用溼腐蝕(圖3d)腐蝕薄和厚氧化區。然而為澱積區的薄氧化區的腐蝕比厚氧化區快得多，使腐蝕劑鑽蝕光刻膠40形成穿過厚氧化物的具有錐形側壁44的開口42。優選錐形側壁的高寬比在1比5到1比10的級別。此後，如圖3e所示，除去光刻膠，如果需要，也可以除去薄氧化層。這樣限定出具有穿過厚氧化物34的開口或窗口42的晶片區域(圖3f)，限定出電路區域，顯示在圖3f中的晶片區域當然可以在矽晶片上重複很多次。
在圖3g中，在厚氧化物中的窗口限定的襯底區域上生長薄氧化層48。該層變成柵氧化物，優選具有約250埃的厚度。然後如圖3h所示，如砷層的薄n型層46穿過柵氧化層48注入到厚氧化物中的窗口限定的整個襯底區域內。優選該層在襯底中僅約200埃深，由於它的掩蔽效果，該層終止在錐形厚氧化物的下(薄)邊緣附近。(這也可以在圖3t中看到，與圖3g相比放大了比例)。然後，如圖3i所示，氮化物層50和多晶矽層52設置其上。構圖氮化物層50和多晶矽層52形成多個凸臺(pedestal)，一般由圖3j中的數字54表示。這些凸臺可以為任何合適的形狀，例如圓形、六角形、矩形或方形。對此，在介紹的實施例中，凸臺約1平方微米，排列成二維陣列，由此一般的電路有1.2百萬個這種凸臺。然而另一實施例使用約1微米寬的矩形凸臺，但長度為幾微米，所以電路一個方向尺寸上凸臺的數量遠小於(少到一個)電路第二個方向尺寸上凸臺的數量。在任何一種情況中，通過設置光刻膠層、構圖光刻膠然後等離子體腐蝕形成凸臺，由此凸臺有基本上直(垂直)的側壁，與溼腐蝕通常形成的一定程度的錐形側壁相反。
此外，凸臺可以由其它的材料製成，例如澱積氮化物、氧化物、氮化物的夾層而不是多晶矽層。凸臺可以整體不導電，或如果有導電層，應與下面的襯底絕緣。由此本實施例凸臺下的薄氧化層可以認為是凸臺自身的一部分，與凸臺之間的區域上延伸的相同層的薄氧化物分開和分離。例如，等同的結構可以通過以下步驟製造首先通過在襯底上形成一層或多層來形成凸臺，至少第一層是如氧化物或氮化物等的介質(電絕緣體)層，然後根據已介紹的腐蝕一層或多層來形成壁基本上垂直的凸臺，露出凸臺之間的襯底。然後薄氧化層可以生長在凸臺之間的區域內。
然後，如圖3k所示，澱積如多晶矽或氧化物等的材料薄層55，優選約1000埃厚。由於有一澱積層，該層在所有的表面上有近似相同的組成，無論是水平還是垂直。然而，在隨後的等離子體腐蝕中，可以基本上均勻地除去該層，不僅在垂直方向中。由此，隨後的1000埃的等離子體腐蝕將從水平表面上除去該層，留下凸臺側面上的區域55，每個約1000埃厚，可以從圖3n中看到。
顯示在圖31中的下一步驟是穿過薄氧化物48，注入p+區域56在矽襯底32中的深度足以不將圖3g的n區46轉變為p區，但在緊鄰的下面設置了p+區域。通常所述p+區域厚度在2000埃的數量級，在優選的實施例中通過注入硼形成。由於所述厚度(以離子注入的能量反映出)，錐形厚氧化區域下的那部分區域(見圖3t)也被注入到，在p+注入區域和n型襯底之間形成縱向緩變結。所述緩變結特徵為所得的pn結的平緩曲線從已有淺結到錐形厚氧化物44下襯底表面，通常在到錐形一半的級別上。
注入之後，通過腐蝕除去薄區域55。要最好地適應薄區域55的去除，使用與凸臺不同材料的區域55更方便，由此可以使用選擇性腐蝕除去所有的薄區域55，同時不影響凸臺。
然後，如圖3m所示，澱積多晶矽層58，此時優選約0.5微米厚。此外，由於這是澱積的層，多晶矽在所有的表面上的生長基本相同，無論是水平的或是垂直的方向。然而在隨後的等離子體腐蝕中，僅在垂直的方向多晶矽將基本上被均勻地除去。由此，隨後0.5微米的等離子體腐蝕將從水平表面上除去多晶矽，但留下凸臺側面上的多晶矽區域58，從圖3n可以看出。
此外，可以使用其它的材料，例如通過設置約250埃厚的矽化物層，之後為約250埃厚的氧化物，代替多晶矽(矽化物通常更薄，通常需要如多晶矽或氧化物等適當的間隔層材料，以獲得需要的厚度)。
在該製造階段，電路通常示意性地顯示在圖3o中。如前所述，在該示例性實施例中，使用方形凸臺，以便在錐形厚氧化的窗口中(見圖3e)，有多個基本上為方形凸臺的二維陣列。此外，如前所述，凸臺在一個方向尺寸上較長，而在另一個方向尺寸上較小，在當前的優選實施例中較小的(或二維)尺寸約為1微米。
顯示在圖3p中的下一製造步驟是除了凸臺掩蔽的區域外，腐蝕掉薄氧化物。作為所述腐蝕的一部分或單獨的腐蝕，對厚氧化物34進行控制腐蝕，以將錐形區域44的端部(圖3t)移回到矽襯底表面的pn結的大約一半處(圖3u)。此外，使用光刻膠掩模，將硼注入到電路的整個區域的一小部分內，將n型區域46的對應部分轉換為p+區域56，以電接觸到如圖3q所示的下面的p+區域。在限定的區域內電連接p+區域56的目的是提供確定它的電壓的機會，否則p+區域將為浮置區域。由於p+區域和周圍的n區域之間的pn結總是反偏，p+區域56不是電流流過區域，因此與大多數電路中接觸其上n區域46的區域相比，所述接觸的區域可以有目的地保持得很小。由此，也應注意如3p等的圖示出的p+區域56相互由凸臺隔開，凸臺之間的p+區域相互連，如圖3o所示，由此p+區域56為具有開口陣列的多孔的單個區域，每個凸臺有一個。
最後，在襯底上的窗口42內的電路上(圖3f)以及厚氧化物上的錐形區域44上(見圖3v)澱積一個或多個互連層60。所述互連層在大多數的電路區域上(圖3r)電接觸n區46，在小部分的電路區域中電接觸p+區域56(圖3s)。互連層可以是單個層或多層，例如多晶矽、矽化物和/或金屬層。互連層形成所得二極體的陽極，將多晶矽柵區58(和氮化物區域50以及多晶矽區域42)與漏區46(圖3r)和p+區域56(圖3s)互連。源連接由金屬化層62製作在襯底的背面(圖3r和3s)。漏區46和源區64之間為很短的溝道區66，在器件的製造期間，主要由約0.5微米寬的多晶矽區域58限定。
通過適當選擇摻雜劑和它們的濃度，以及其它材料和器件的尺寸，溝道區域可以製作得在零正向偏置時剛好導通。此時，模擬顯示通過向接觸層60施加相對於接觸層62為正電壓來正向偏置器件，該電壓大約小於一伏的十分之二，將提供比反向漏電流大至少兩個數量級的正向電流。模擬還顯示一伏的十分之三數量級的正向偏置將提供比反向漏電流至少大三個數量級的正向電流。由此，在如電源等的實際的整流應用中，顯然本發明減小了整流器件中的功耗和發熱，所得電路有更高的總效率。
相對於所得二極體的反向擊穿電壓，反向偏壓出現在p+區域56和n型襯底32之間(見圖3v)。由以前介紹的縱向緩變結製造技術得到與它的邊緣相鄰的p+區域56的淺曲率，避免了該區域內電力線的集中。類似地，厚氧化物34的錐形區域44上上部互連層60的延伸實際上從襯底到氧化矽繼續了等位線，沒有集中。圖4所示為當對器件進行80伏的反向偏置時，pn結兩側上和氧化物內電力線的計算機模擬重現。雖然電力線往往會在氧化矽內聚集在一起，氧化矽的特徵為比矽襯底的擊穿電壓高。然而，在襯底中，電力線密度很小，器件的反向擊穿電壓接近於矽襯底自身的固有反向擊穿電壓。通過將厚氧化物44的錐形端部移回到p+區域56和n型襯底之間形成的pn結的大約一半處(pn結在襯底的表面)可以使該效應最大。然而，採用本發明的緩變結，通過省略控制厚氧化物34的腐蝕以使錐形區域44的端部(圖3t)移回到矽襯底表面的pn結的步驟(圖3u)，仍可以獲得有利的效果。由於結的較好的縱向梯度，以及錐形厚氧化物上計算到場板的錐形空間，基本上減小了其它公知技術造成的襯底中電力線的集中。
在以上介紹的器件的製造中，通常使用了四個掩模。第一個掩模用於構圖光刻膠40(圖3c)，其作用是限定錐形厚氧化物環繞的襯底窗口的位置。所述對準當然不重要。第二個掩模是凸臺掩模，限定了窗口內凸臺的位置。由於外凸臺和錐形厚氧化物之間提供的間距，沒有任何其它的具體對準要求，相對於第一掩模的凸臺掩模的對準同樣不重要。第三掩模是限定了小部分電路區域的掩模，砷注入區域將注入硼以與下面注入硼的p+區域電連接。由於在電路上發生此並不重要，因此相對於以前的兩個掩模，所述掩模的定位也不重要。最後，限定作為互連層的薄層的掩模也同時限定在錐形厚氧化物上向上延伸成一體的場板層。此外，相對於以前三個掩模的位置，所述對準也不重要。因此，相對於這裡前面介紹的製造技術，沒有重要的掩模對準要求，由此相對於處理常規器件通常要求的要求相比，可以使用較粗的對準。
在以上的說明中，生長薄氧化層48之後注入n型層46(圖3h)。此外，形成凸臺之後可以代替進行n型注入(圖3j)。此時，注入之前凸臺區如圖3w所示，注入之後凸臺區如圖3x所示。顯然圖j之後的圖也相應地改變。
本發明的另一製造方法可以參考圖5a到圖5c。在圖5a中，形成圖3p的結構之後，澱積氮化鈦層(TiN)，等離子體腐蝕留下TiN側區域70，將形成柵區域的側邊區域58電連接到襯底區域46。然後進一步注入硼將p+區域延伸到襯底的表面，如圖5b所示。最後，澱積另外一層或多層導電層，例如圖5c中所示的TiN層72和矽化鎢層74。在所述過程中，TiN側壁區70提供了與柵區58和襯底的良好電連接，使凸臺之間的其餘襯底區域轉換為p+。這樣省略了一個掩蔽步驟，即用於將凸臺(圖5p)之間的一小部分襯底區域轉換為p+區域(圖3q)。雖然在對準中掩蔽步驟不重要，但省略該步驟簡化了工藝。因此，注意例如不掩模凸臺在整個區域上進行硼注入，凸臺側壁或頂上的任何注入都不重要。
在以上一些例子的說明中，介紹了一些可替換材料和方法。然而應該指出，確定出特定的替代材料和工藝不能推斷出從本發明中可以排除製造工藝或所得二極體器件中的這些或其它步驟使用的其它材料和工藝。相反，這裡公開以外的步驟和材料對本領域的技術人員來說很顯然。由此，雖然參考一些優選實施例公開和介紹了本發明，但本領域的技術人員應該明白可以在不脫離本發明的精神和範圍修改本發明的二極體和及其製造方法。
權利要求
1.一種具有高反向擊穿電壓的pn結，包括具有第一表面的第一導電類型的第一區，在第一區內形成的第二導電類型的第二區，由此在第一和第二區之間形成pn結，pn結的邊緣具有縱向緩變結；設置在第一區上與pn結的邊緣相鄰的氧化層，氧化層逐漸變薄，最小厚度處與第一表面的pn結的邊緣相鄰；以及在第二區上並在錐形(變薄的)氧化層上延伸的導電層。
2.根據權利要求1的pn結，其中第二區域是通過離子注入在厚氧化中的窗口內形成的離子注入區，該窗口具有限定了第二區域的錐形邊緣，注入穿過氧化物的錐形邊緣形成縱向緩變結。
3.根據權利要求2的pn結，其中在第二區上並在錐形氧化層上延伸的導電層是厚氧化層中的窗口上和穿過其注入形成縱向緩變結的錐形邊緣上的導電層。
4.根據權利要求2的pn結，其中在第二區上並在錐形氧化層上延伸的導電層是穿過其注入的錐形邊緣已被深腐蝕之後，厚氧化層中的窗口上和氧化層的錐形邊緣上的導電層。
5.根據權利要求2的pn結，其中在第二區上並在錐形氧化層上延伸的導電層是穿過其注入的錐形邊緣已被深腐蝕到第一區域的第一表面的pn結位置的約一半處之後，厚氧化層中的窗口上和氧化層的錐形邊緣上的導電層。
6.一種具有高反向擊穿電壓的pn結的形成方法，包括以下步驟在第一導電類型的第一區域的表面上形成氧化物；在氧化物中開出窗口露出部分第一區域的表面，氧化物的邊緣逐漸變薄到最小厚度與窗口相鄰；在窗口中注入離子穿過氧化物的錐形(變薄)邊緣形成具有將第一和第二區域隔開的縱向緩變pn結的第二導電類型的第二區域；以及至少在部分第二區域澱積導電層並在錐形氧化物上延伸。
7.根據權利要求6的方法，還包括澱積導電層之前除去部分氧化物將氧化物的錐形邊緣移回到第一區域的第一表面的pn結位置的約一半處的步驟。
8.根據權利要求6的方法，其中錐形氧化物逐漸變大到適於防止穿過該最大厚度的離子注入的最大厚度。
9.根據權利要求6的方法，其中錐形氧化物逐漸變大到最大厚度，以防止穿過最大厚度的約一半以上處的離子注入。
10.根據權利要求6的方法，其中錐形氧化物逐漸變化的高寬比至少約5∶1。
11.根據權利要求6的方法，其中錐形氧化物逐漸變化的高寬比在約5∶1到10∶1的範圍內。
12.一種具有第一和第二二極體接觸的二極體，包括第一導電類型的半導體襯底，具有第一和第二表面並形成第一二極體接觸；襯底的第一表面上的多個凸臺；凸臺之間的襯底上的第一氧化層；凸臺上具有側邊區域，襯底中的溝道區位於側邊區域下部和襯底的第一表面上的第一氧化層下面；襯底側邊區域之間和下面具有第二導電類型的掩埋層；以及導電層，形成第二二極體接觸並電連接凸臺上的側邊區域和側邊區域之間的襯底。
13.根據權利要求12的二極體，其中溝道區具有與襯底不同的電特性。
14.根據權利要求12的二極體，還包括襯底上的第二氧化層，第二氧化層環繞襯底的第一表面的區域，襯底上有多個凸臺並在面對多個凸臺的它的邊緣逐漸減小到最小厚度，導電層形成在第二氧化層的錐形邊緣上延伸的第二二極體接觸，掩埋層延伸到第一表面並終止在錐形氧化物的區域內。
15.根據權利要求14的二極體，其中導電層與凸臺之間選擇區域內的掩埋層電接觸。
16.根據權利要求14的二極體，其中掩埋層是穿過錐形氧化物注入的為縱向緩變結的層。
17.根據權利要求15的二極體，其中向掩埋層和襯底之間的結注入之後第二氧化層的錐形回移。
18.一種具有第一和第二二極體接觸的二極體，包括第一導電類型的半導體襯底，具有第一和第二表面並形成第一二極體接觸；襯底的第一表面上的多個凸臺；凸臺之間的襯底上的第一氧化層；凸臺上具有側邊區域，襯底中的溝道區位於側邊區域下部和襯底的第一表面上第一氧化層下面；襯底在側部區域之間和下面具有第二導電類型的掩埋層；導電層，形成第二二極體接觸，並電連接凸臺上的側邊區域和側邊區域之間的襯底；襯底上的第二氧化層，第二氧化層環繞襯底的第一表面的區域，襯底上有多個凸臺，並在面對多個凸臺的它的邊緣逐漸減小到最小厚度，導電層形成在氧化層的錐形邊緣上延伸的第二二極體接觸，掩埋層延伸到第一表面，並終止在錐形氧化物的區域內；導電層與凸臺之間選擇區域內的掩埋層電接觸。
19.根據權利要求18的二極體，其中掩埋層是穿過錐形氧化物注入的特徵為縱向緩變結的層。
20.根據權利要求19的二極體，其中向掩埋層和襯底之間的結注入之後第二氧化層的錐形回移。
21.根據權利要求18的二極體，其中溝道區具有與襯底不同的電特性。
22.具有第一和第二二極體連接的整流電路，包括電路，其中在第一個和第二個二極體連接之間對二極體施加正和負差分電壓以提供整流輸出；該二極體具有源、柵和漏區，漏和柵區通過形成第一二極體連接的公用的導電層相互電連接。
23.根據權利要求22的整流電路，其中襯底形成第二二極體連接。
24.根據權利要求22的整流電路，其中在第一個和第二個二極體連接之間對二極體施加正和負差分電壓的電路是提供功率級(power-level)整流輸出的電路。
25.根據權利要求22的整流電路，其中二極體包括第一導電類型的半導體襯底，具有第一和第二表面，並形成二極體連接中的一個；襯底的第一表面上的多個凸臺；襯底上凸臺之間的第一氧化層；凸臺具有側邊區域，襯底中的溝道區位於側邊區域下部和襯底的第一表面上的第一氧化層下面；襯底在側邊區域之間和下面具有第二導電類型的掩埋層；以及導電層，形成另一二極體連接，並電連接凸臺上的側邊區域和側邊區域之間的襯底。
26.根據權利要求25的整流電路，其中溝道區具有與襯底不同的電特性。
27.根據權利要求25的整流電路，還包括襯底上的第二氧化層，第二氧化層環繞襯底的第一表面的區域，襯底上有多個凸臺，並在面對多個凸臺的它的邊緣逐漸變薄到最小厚度，導電層在第二氧化層的錐形邊緣上延伸，掩埋層延伸到第一表面並終止在錐形(變薄)氧化物的區域內。
28.根據權利要求27的二極體，其中導電層與凸臺之間選擇區域內的掩埋層電接觸。
29.根據權利要求27的二極體，其中掩埋層是穿過錐形氧化物注入的特徵為縱向緩變結的層。
30.根據權利要求29的二極體，其中向掩埋層和襯底之間的結注入之後第二氧化層的錐形區回移。
31.具有第一和第二二極體連接的整流電路，包括電路，其中在第一個和第二個二極體連接之間對二極體施加正和負差分電壓以提供整流輸出；二極體具有源、柵和漏區，漏和柵區通過形成第一個二極體連接的公用的導電層相互電連接；二極體具有第一導電類型的半導體襯底，具有第一和第二表面，並形成二極體連接中的一個；襯底的第一表面上的多個凸臺；襯底上凸臺之間的第一氧化層；凸臺具有側邊區域，襯底中的溝道區位於側邊區域下部和襯底的第一表面上的第一氧化層下面；襯底在側邊區域之間和下面具有第二導電類型的掩埋層；導電層，形成另一二極體連接，並電連接凸臺上的側邊區域和側邊區域之間的襯底；襯底上的第二氧化層，第二氧化層環繞襯底的第一表面的區域，襯底上有多個凸臺，並在面對多個凸臺的它的邊緣逐漸變薄到最小厚度，導電層在第二氧化層的錐形變薄邊緣上延伸，掩埋層延伸到第一表面並終止在錐形氧化物的區域內；導電層與凸臺之間選擇區域內的掩埋層電接觸。
32.根據權利要求31的整流電路，其中掩埋層是穿過錐形氧化物注入的特徵為縱向緩變結的層。
33.根據權利要求32的整流電路，其中向掩埋層和襯底之間的結注入之後第二氧化層的錐形回移。
34.根據權利要求31的整流電路，其中溝道區具有與襯底不同的電特性。
全文摘要
一種半導體二極體,具有低正嚮導通壓降、低反向漏電流和高電壓能力,適合於用在集成電路中和用做分立器件。可以和具有公用的柵和漏連接的場效應器件的製備一樣,通過提供了很短溝道、淺漏區和縱向緩變結的工藝製備半導體二極體。在特別設置的錐形邊緣場氧化物(34)上連續的柵/漏接觸層使器件的擊穿電壓最大。優選的製造技術利用了四個掩蔽步驟,都不需要任何苛刻的掩模對準要求。公開了各種實施例。
文檔編號H01L21/336GK1255239SQ98804966
公開日2000年5月31日 申請日期1998年1月19日 優先權日1997年1月23日
發明者R·A·梅茨勒, V·羅多夫 申請人:流明諾斯因坦特公司