[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明构思大体涉及半导体装置及其制造方法。更具体地，本大体发明构思涉及二极管元件及采用沟槽蚀刻技术制造其的方法。

背景技术

静电放电（ESD）保护元件用于保护内部电路不受从外部环境（例如，雷击或静电）瞬时施加的瞬时电压的影响。ESD保护元件与内部电路并联连接。因此，当外部施加过大电流时，ESD保护元件通过旁通峰值涌入电流而保护内部电路。

通常，ESD保护元件可分成PN结型齐纳二极管（Zener diode）和晶体管型瞬时电压抑制（TVS）二极管。

齐纳二极管可用于汽车、电动自行车、电动机和工业以及信息和通信设备的电路保护。近年来，齐纳二极管已经用作LED保护电路。

发明内容

本发明构思的一方面提供半导体装置。根据某些实施例，该半导体装置可包括：第一导电类型的半导体基板，包括凹陷区域；第二导电类型的离子注入层，与半导体基板的凹陷区域的底部接触，第二导电类型不同于第一导电类型；扩散阻挡图案，设置在离子注入层的侧壁与凹陷区域的侧壁之间；以及接触电极，与扩散阻挡图案间隔开并且设置在离子注入层。

在示范性实施例中，扩散阻挡图案的底表面可设置为与离子注入层的底表面齐平。

在示范性实施例中，半导体装置还可包括：顶部电极，与接触电极的顶表面接触并且覆盖离子注入层的顶表面；以及底部电极，设置在半导体基板的底表面上。

在示范性实施例中，半导体基板可包括杂质层，并且凹陷区域设置在杂质层中。

在示范性实施例中，半导体基板的宽度可大于杂质层的宽度，并且半导体基板的顶表面的边缘可被暴露。

在示范性实施例中，半导体装置还可包括：顶部电极，与接触电极的顶表面接触并且覆盖离子注入层的顶表面；以及底部电极，与杂质层间隔开并且设置在半导体基板的暴露的顶表面上。

在示范性实施例中，接触电极的底表面可设置为高于扩散阻挡图案的底表面。

在示范性实施例中，扩散阻挡图案可包括绝缘材料或半导体材料。

根据其它的实施例，半导体装置可包括：第一导电类型的半导体基板，包括凹陷区域；第二导电类型的离子注入层，与半导体基板的凹陷区域的底部接触，第二导电类型不同于第一导电类型；扩散阻挡图案，设置在离子注入层的侧壁与凹陷区域的侧壁之间；以及装置隔离图案，与扩散阻挡图案间隔开并且设置为穿透离子注入层。

在示范性实施例中，扩散阻挡图案的底表面可设置为与离子注入层的底表面齐平。

在示范性实施例中，装置隔离图案的底表面可设置为低于扩散阻挡图案的底表面。

在示范性实施例中，扩散阻挡图案可包括绝缘材料或半导体材料。

本发明构思的另一方面提供半导体装置的制造方法。根据某些实施例，该方法可包括：提供第一导电类型的基板，其包括多个元件部分和元件之间的切割部分；在半导体基板上执行离子注入工艺，以在半导体基板上形成第二导电类型的离子注入层，第二导电类型不同于第一导电类型；各向异性蚀刻离子注入层和半导体基板以形成第一沟槽；在第一沟槽中形成扩散阻挡图案；以及蚀刻半导体基板的切割部分，以将半导体基板分成多个元件。

在示范性实施例中，该方法还可包括：在形成扩散阻挡图案之后蚀刻离子注入层以形成第二沟槽；以及在第二沟槽中形成接触电极。

在示范性实施例中，该方法还可包括：在形成扩散阻挡图案之后，蚀刻离子注入层以形成穿过离子注入层的第二沟槽；以及在第二沟槽中形成装置隔离图案。

在示范性实施例中，该方法还可包括在形成扩散阻挡图案之后，在离子注入层上执行退火工艺。

在示范性实施例中，执行退火工艺可包括其中包含在离子注入层中的杂质扩散到半导体基板以使离子注入层的底表面与扩散阻挡图案齐平的步骤。

在示范性实施例中，该方法还可包括：形成顶部电极以覆盖接触电极；以及在半导体基板的底表面上形成底部电极。

在示范性实施例中，该方法还可包括在形成离子注入层之前，在半导体基板上形成杂质层。

在示范性实施例中，该方法还可包括：形成顶部电极以覆盖其中形成有接触电极的离子注入层的顶表面；图案化杂质层以暴露半导体基板的顶表面；以及在暴露的半导体基板上形成底部电极。

附图说明

本发明构思将由于附图以及伴随的详细说明而变得更加明晰。本文给出的实施例通过示例而不是限制性的方式提供，其中相同的参考标号指代相同或类似的元件。附图不必按比例，而是将重点放在示出本发明构思的方面。