結勢壘肖特基二極體的製作方法

2023-05-25 07:49:36 1

專利名稱：：結勢壘肖特基二極體的製作方法
技術領域：
：本發明揭示大體上關於一種結勢壘肖特基二極體(JBS),且更特別地，關於一種具有較高逆向阻擋電壓之結勢壘肖特基二極體。先前技術集成電路大體上包含提供功率應用之肖特基二極體。肖特基二極體在高逆向偏壓及高溫度下具有超洩漏傾向。電路設計者使用結勢壘肖特基二極體來針對洩漏性肖特基二極體提供一解決方法。此種結合提供一類肖特基的順向傳導及類PN二極體的逆向阻擋電壓。它基本上包含並行的PN接面及肖特基接面二極體。雖然這個己解決洩漏問題，但至今所建立之結勢壘肖特基二極體在歷史上具有30伏特範閨之逆向阻擋電壓。有需要提供具有實質上較大逆向阻擋電壓之改善的結勢壘肖特基二極體。在集成電路中之肖特基二極體的形成大體上使用金屬，其與用於整個集成電路之矽基板形成一矽化物。例如，需要一低洩漏且低順向偏壓壓降之肖特基二極體之鬼成電路，典型地系以使用鈦做為該矽化金屬之製程來製造。所形成之二矽化鈦已知雖具有一低勢壘髙度以形成低順向偏壓壓降，但具有較其它矽化物高之逆向洩漏。在一些應用中，想要在較高順向偏壓壓降損失下具有一較低逆向洩漏電流。在相同製程中使用不同矽化物在歷史上已因交互汙染而被捨去。本揭示提供一種實施不交互汙染之雙矽化物製程之方法。
發明內容本發明之結勢壘肖特基二極體具有一N型井，具有一表面及一第一雜質濃度一P型陽極區，位在該井之表面內並具有一第二雜質濃度；以及一N型陰極區，位在該井之表面內並水平緊靠該陽極區，且具有一第三雜質濃度。一第一N型區垂直緊靠該陽極區及該陰極區，並具有一第四雜質濃度。一奧姆接觸系形成達至該陽極及井，且一肖特基接觸系形成達至該陰極。該第四雜質濃度系小於該第一、4第二及第三雜質濃度。該陰極及陽極區實質上具有相同深度。該陰極及陽極區可以是同心的。該陰極區可位在二隔開陽極區之間，或該陽極區可位在二隔開陰極區之間。該陽極區之最大雜質濃度系低於該表面。該第四雜質濃度的最大值可較該第二雜質濃度的最大值小一個數量級大小,且該第四雜質濃度的最小值可較該第三雜質濃度的最大值小一個數量級大小。該第二、第三及第四雜質濃度系具有產生一至少60伏特之逆向阻擋電壓之二極體之值。該N型井可包含垂直緊靠在該第一N型區下方並具有一第五雜質濃度之一埋入P型區。該第二、第三、第四及第五雜質濃度可具有產生一至少70伏特或至少卯伏特之逆向阻擋電壓之二極體之值。本發明之雙矽化物結勢壘肖特基二極體具有一具有表面之N型矽井一在該井之表面中之P型陽極區；以及一部分井表面乃水平緊靠在該陽極區且為N型陰極區。一第一矽化物層系在該陰極區上及該陽極區之相鄰部分上。該第一矽化物層與該陰極區形成一肖特基勢壘。一不同於該第一矽化物層材料之第二矽化物層系在該陽極區t。一奧姆接觸系達至該陽極區上之第二矽化物層，且一奧姆接觸系達至該井。雖然該結勢壘肖特基二極體大體上系使用於集成電路，但此結勢壘肖特基二極體可為一獨立裝置。在結合附圖做考慮時，本揭示之這些及其它觀念由本揭示之下列詳細說明中會變得顯而易見。圖式簡單說明圖1系一包含整合本揭示原理之結勢壘肖特基二極體之集成電路之剖面圖。圖2系一整合本揭示原理之結勢壘肖特基二極體之陽極及陰極區之第一安排之簡圖。圖3系一整合本揭示原理之結勢壘肖特基二極體之陽極及陰極區之第二安排之簡圖。閣4系一整合本揭示原理之結勢壘肖特基二極體之陽極及陰極區之第三安排之簡圖。圖5系一整合本揭示原理之結勢壘肖特基二極體之陽極及陰極區之第四安排之簡圖。圖6系一整合本揭示原理之第一結勢壘肖特基二極體乏剖面圖。圖7系沿著圖6切線3之雜質濃度圖。圖8系沿著圖6切線1之雜質濃度圖。圖9系沿著圖6切線2之雜質濃度圖。圖IO系一整合本揭示原理之第二結勢壘肖特基二極體之剖面圖。圖11系沿著圖10切線3之雜質濃度圖。圖12系沿著圖10切線1之雜質濃度圖。圖13系沿著圖10切線2之雜質濃度圖。圖14系根據本揭示方法之第一屏蔽階段下之一包含結勢壘肖特基二極體之集成電路之剖面圖。圖15系在本揭示方法之第一矽化物階段後之集成電路之剖面圖。圖16系本揭示方法之第二屏蔽階段下之集成電路之剖面圖。圖n系在本揭示方法之第二矽化物階段後之集成電路之剖面圖。圖18系在本揭示方法之交互連接階段後之集成電路之剖面圖。圖19系在本揭示方法之交互連接階段後之另一集成電路之剖面圖。實施方式圖1說明包含一場效電晶體FET12及一結勢壘肖特基二極體14之集成電路10。一P型基板16包含側氧化物隔離區18,其提供包含該場效電晶體12及該結勢壘肖特基二極體14之各種裝置間的表面側隔離。所示該場效電晶體12包含在該P型基板16內之N型源極20及漏極22。藉由一柵極氧化物26將一柵極24與該源極20及該漏極22間之通道區做隔離。同時顯示源極接觸28及漏極接觸29。該結勢壘肖特基二極體14包含一具有一埋入N+層32之N型井30。該結勢壘肖特基二極體14之上部或表面區包含一N-區34。一對P型陽極區38A及38B系形成於該區域34表面侖。一陰極區40側靠著該對陽極區38。該N-區34具有—較該P陽極區38及N陰極區40低之雜質濃度，也具有一較該N井30低之雜質濃度。應注意，該陰極區40大體上具有與該陽極38相同之深度，以致在側向上之該些陽極38A及B之間具有一較髙雜質濃度，且該些陽極38A及B之下方或垂直交接處系具有該較低雜質N-區域34。加號及減號系說明它們相對雜質濃度。所示該雜質濃度之更詳細說明系描述於下。陽極接觸42A及42B系形成達至該陽極區38A及38B,且一肖特基勢壘接觸44系隨陰極區40而形成。一N+陰極接觸區46自該表面延伸至該N+埋入層32。一接觸48系形成達至該陰極接觸區46。形成這些接觸以產生適當功能之材料系已知。該陰極區40系一主動胞格隔間。該N-區34系一較低摻雜區，且該N+埋入層32攜帶電流使之側流至該陰極。所示該些陽極PN接觸42A及42B及肖特基接觸44系連接至一共同點。這個可以藉由交互連接結構或藉由將該肖特基接觸44側向延伸至該P型區38上而達成。一實施該結勢壘肖特基二極體10之剖面範例系示於圖6。該P型區38被離子植入，且被選擇具有一低於該井30表面之高峰雜質濃度。在所示實施例中，它大體上系沿著距該表面約0.5微米處之切線3。該N型區40也是藉由離於植入所形成。所示範例為一JBS50，其指示對於一微米尺寸而言，該二個平行二極體之陽極及陰極區被植入以代表一微米尺寸之一半。該陽極區38及該陰極區40之側面交接處可具有各種架構。如前所述，它們大體上距離該井30表面具有相同深度。在圖2所示實施例中，該陰極區40分開陽極區38A及38B。如圖3所示替代例，單一陽極區38可分開一對陰極區40A及40B。在該二陽極區38A及38B或該二陰極區40A及40B間之空隔系小於1微米，且被選擇以提供一特定順向電壓壓降及洩漏電流。一同心的實施例系示於圖4及5。在圖4中，該陰極區40系由該陽極區38所環繞。在圖5中，該陽極區38系由陰極區40所環繞。即使由製程之其它加熱步驟所致之陽極38及陰極40之原植入系各為一微米之一半，但該陽極之P型雜質側向遷移至該陰極區中。圖7說明其為該雜質濃度之側面之切線3。如所示，具有一約0.05微米之小區域，其中，該n及p雜質濃度互相抵消掉。圖8說明自該表面經過該陽極區38至區域34、30及32之切線1。應注意，在該陽極區域38約近一半微米處為髙峰雜質濃度。本高峰系每立方公分大於1x1017載體。你會注意到該表面陰極區40具有每立方公分正好大於1x1016載體的雜質濃度。對於圖7及8而言，這是個事實。切線2則說明該陰極區40、區域34、30及32之特定摻雜曲線。所示結構產生至少60伏特逆向阻擋電壓。--對圖1及6的結勢壘肖特基二極體之修正例系示於圖10。除了減少該井30之摻雜程度之輕度摻雜區34外，還在該區域34及該井部分30之間提供一P型區36。如圖12及13所示，這個在該井之N雜質濃度內的距離表面4至4.3微米處提供--中斷或不連續性。比較圖8及12,該P型區38及N型區40之雜質濃度不受增加該埋入P區36所影響。所改變的系如示於圖8-9及12-13間之差異之N雜質濃度。隨著該P區的加入，圖12的N區34系低於1x1016，而在圖8的N區34系超過1x1016。同時，比較圖9及13，圖13之陰極區40中的N型雜質區之下降對比於圖9之陰極區40中的N型雜質區之下降系減少得較快。同時，切線3中約0.9微米處之區域40在圖7中系超過1x1016,但在圖11中系低於1x1016。藉由增加該P型區36,該逆向阻擋電壓已被增加至90伏特。-肖特基二極體及一PN二極體與圖10中所示之結勢壘肖特基二極體的四個不同結構之比較系示於表l。表ltableseeoriginaldocumentpage8該些二極體JBS30、40、50及60具有不同結構。如前述，數字代表具有一微米長部分之陽極區38之實作大小。因此，該區域其餘部分系該肖特基陰極區40。可以看見該逆向阻擋電壓自JBS30的70伏特增加至JBS60的95,5伏特。因此，隨著肖特基陰極區40相對於該陽極區38的大小減少時，該逆向崩潰電壓則增加。雙矽化物集成電路系示於圖14-19。在該源極及漏極區20及22、該柵極結構24、26及該些陽極區38A及38B形成後，矽化物製程系如圖14所示般地開始。該集成電路系由例如一矽化物阻擋氧化物之矽化物阻擋材料50所覆蓋。這個可以在200埃厚度範圍內。一光阻材料52被施加並圖案化，以形成露出該些陰極區40及部分陽極區38A及38B之開口54。再以例如蝕刻法將層50中該開口54所露出之部分移除。光阻52被移除且該晶圓被清潔。若該井30包含圖1-13中之N-區34，則該陰極區40會是一獨立植入區。該第一矽化物材料被施加至該集成電路和該井30之露出表面上，並被處理以形成帶有該基板之露出矽之第一矽化物56。未被轉換成矽化物之施加的第一材料接著被移除。所形成之結構系示於圖15。該第一矽化物56系位在該陰極區40上並延伸至該陽極區38A及38B之相鄰部分。所示該矽化物阻擋層50之剩餘部分系保留在該基板上。在本範例中，鈷可為施加之第一材料，用以與該陰極區40形成矽化物。—第二矽化物阻擋層60系如圖16所示般地施加。又，這個可以是一200至300埃範圍內之氧化物。一光阻層62被施用，且開口64被形成。除了該場效電晶體12的露出區域外，還有部分陽極區38A及38B露出。只有該區域中未被該第一矽化物層56覆蓋的部分被露出。這是重要的，因為所形成之二個矽化物層應實體隔離。以例如蝕刻法將矽化物阻擋屏蔽50及60之露出部分移除，以露出欲施加該第二矽化物層於其上之基板表面區域。該光阻材料62再被移除，且該晶圓被清潔。與該第一金屬56不同並要形成矽化物之第二金屬66接著被施加並處理以與該些露出區域形成矽化物。這個形成如圖17所示的矽化物層66。未反應的第二金屬接著被移除。該第二矽化物66與該第一矽化物56被該些陽極區38A及38B上之矽化物勢壘屏蔽50所隔離。在本範例中，該第二金屬系集成電路中所典型使用之鈦。相較於其它矽化物金屬，已知矽化鈦具有一產生低順向偏壓壓降及較高逆向洩漏電流之低勢壘高度。在相同晶片上使用矽化鈷則會形成一具有較髙順向偏壓壓降及較低逆向洩漏電流之肖特基二極體。儘管所示範例在該陰極區40上具有該第一矽化物且在該場效電晶體12及該些陽極38上具有該第二矽化物,但該第二矽化物可被提供於相同集成電路上另一肖特基結構之陰極區40上。這個會在相同集成電路上形成二個不同的肖特基二極體，而具有不同的順向偏壓壓降及逆向洩漏電流。本範例先施加鈷系因為它相較於鈦對於上升溫度具有較高容忍度。因此，它在該集成電路上可較長時間承受更多加熱周期。在使用鈦及鉑做為二個矽化物金屬之另-'範例中，會先施加該鈦，再施加該鉑。可使用會形成矽化物之其它已知金屬。鑽及鈦只是二個範例。該製程接著系以形成該剩下的絕緣層及金屬接觸做為結束。如圖18所示，例如氧化物之表面絕緣層70被圖案化而具有用於連接至該集成電路之操作部分之接觸72之開口。接觸72A及72B分別被連接至源極20及漏極區22。接觸72C及72D被連接至陽極區38A及38B。具有一較該井30高之雜質濃度之N型陰極接觸區46自該基板表面延伸向下至該埋入層32。未示於前面製程中，該第二矽化物層66系形成於該陰極接觸區46之表面上。由該矽化物阻擋材料50將之與該第一矽化物區56分開。接觸72E被連接至該陰極接觸區46及該埋入區32。該PN接面二極體之陽極區38A及該肖特基二極體之陽極區或該肖特基金屬56之間的平行連接系透過該些陽極區38A及38B。沒有金屬接觸72直接連接至該第一矽化物56。應注意，在該肖特基區40之井30表面處具有一雜質濃度，用以形成一具有該第--矽化物材料56之肖特基二極體。視該材料而定，該肖特基區40之雜質濃度可改變。它們可具有一較該井30之雜質濃度低之雜質濃度。可對該井結構30之雜質濃度分布做其它修改，以增加該結勢壘肖特基二極體之逆向阻擋電壓。如圖19所示，該陰極接觸區46可以未一路延伸向下至該N.埋入層32，其可能被排除於該井30外或未被納入。同時，在某些情況中，該些P陽極區38可包含P+植入區。這個會阻礙面對面或背對背的肖特基二極體。一第二植入區39系示於閣19。儘管本結構已對一結勢壘肖特基二極體做描述，但雙矽化物方法也可於^一肖特基二極體來使用而沒有該PN二極體。雖然本揭示已詳細描述及說明，但要清楚地了解到上述只是說明及示範用途，並不是要做為限制用途。本結勢壘肖特基二極體也可以是一獨立裝置。本揭示範圍系只受所附權利要求範圍之用語所限制。權利要求1.一種結勢壘肖特基二極體，該二極體包括-N型井，具有一表面及一第一雜質濃度；-P型陽極區，位在該井之表面內並具有一第二雜質濃度；-N型陰極區，位在該井之表面內並水平緊靠該陽極區，且具有一第三雜質濃度；一第一N型區，垂直緊靠該陽極區及該陰極區，並具有一第四雜質濃度；一通達至該陰極區之肖特基接觸，及一通達至該陽極區及該井之奧姆接觸；以及該第四雜質濃度系小於該第一、第二及第三雜質濃度。2.如權利要求1所述的二極體，其中，陰極區及陽極區實質上具有相同深度。3.如權利要求l所述的二極體，其中，陰極區及陽極區系同心。4.如權利要求l所述的二極體，其中，該陰極區系在二隔開陽極區之間。5.如權利要求1所述的二極體，其中，該陽極區系在二隔開陰極區之間。6.如權利要求1所述的二極體，其中，該陽極區之最大雜質濃度系低於該表面。7.如權利要求1所述的二極體，其中，該第四雜質濃度之最大值系較該第二雜質濃度之最大值小一個數量級大小，且該第四雜質濃度的最大值系較該第三雜質濃度的最大值小一個數量級大小。8.如權利要求1所述的二極體，其中，該第二、第三及第四雜質濃度系具有用以產生一至少60伏特之逆向阻擋電壓之二極體之值。9.如權利要求1所述的二極體，其中，該N型井包含垂直緊靠該第一N型區下方並具有一第五雜質濃度之一埋入P型區。10.如權利要求9所述的二極體，其中，該第二、第三、第四及第五雜質濃度具有用以產生一至少70伏特之逆向阻擋電壓之二極體之值。11.如權利要求9所述的二極體，其中，該第二、第三、第四及第五雜質濃度具有用以產生一至少卯伏特之逆向阻擋電壓之二極體之值。12.如權利要求1所述的二極體，其中，通達至該陰極區之肖特基接觸系一在該陰極區上及該陽極區之相鄰部分上之第一矽化物層，並且包含一位在該陽極區上具有與該第一矽化物層不同材料之第二矽化物層。13.如權利要求12所述的二極體，其中，該第一及第二矽化物層彼此系相互隔離於該表面上。14.如權利要求12所述的二極體，其中，該井包含位在該表面而具有較該表面陰極區的雜質濃度髙之雜質濃度之一N型陰極接觸區，且其中，部分的第二矽化物層系位在部分的該陰極接觸區上,而通達至該井之奧姆接觸系通達至該陰極接觸區上之部分第二矽化物層。15.如權利要求12所述的二極體，其中，該第一矽化物層系矽化鈷或矽化鈦,且該第二矽化物層系矽化鈦或矽化鉑。16.—種製造權利要求12所述的二極體的方法，該方法包含在該N型井之表面內形成該P型陽極區；形成具有開口之一第一屏蔽，該開口露出該井表面之陰極區及該陽極區之相鄰部分；施加一第一材料，並與該陰極區及陽極區之露出部分形成第一材料之第一矽化物層；形成具有開口之一第二屏蔽，該開口露出不含該第一矽化物層之部分陽極區；施加-與該第一材料不同之第二材料，並與該陽極區之露出部分形成第二材料之第二矽化物層；以及形成一奧姆接觸而通達至該陽極區上的該第二矽化物層，及形成一奧姆接觸而通達至該井。全文摘要一種結勢壘肖特基二極體具有一N型井，具有一表面及一第一雜質濃度；一P型陽極區，位在該井之表面內並具有一第二雜質濃度；以及一N型陰極區，位在該井之表面內並水平緊靠該陽極區，且具有一第三雜質濃度。一第一N型區垂直緊靠該陽極區及該陰極區，並具有一第四雜質濃度。一奧姆接觸系形成達至該陽極，且一肖特基接觸系形成達至該陰極。該第四雜質濃度系小於該第一、第二及第三雜質濃度。一雙矽化物結構也被納入。文檔編號H01L29/06GK101681840SQ200880017609公開日2010年3月24日申請日期2008年5月9日優先權日2007年5月30日發明者A·宼尼斯基,L·G·皮爾斯,M·D·邱吉,M·R·傑恩申請人:英特賽爾美國股份有限公司