[发明专利]一种无铝下CVD肖特基二极管芯片及制造工艺

说明书

本发明涉及一种新型的无铝下CVD肖特基二极管芯片及制造工艺，应用在集成电路或分立器件制造技术领域。其纵向结构(从下至上)包括了阴极金属、半导体硅片N⁺衬底层、N^‑外延层、P⁺有源区、镍铂金属势垒层、氧化层、阳极金属；通过掺氯氧化与扩散方法在氧化层中增加氯离子来固定可动电荷以达到替代铝下CVD作用，最终去除肖特基二极管的铝下CVD工艺。本发明最终可以生产出无铝下CVD肖特基二极管芯片，缩短产品生产周期，降低生产成本，提高市场竞争力。

技术领域

本发明涉及一种无铝下CVD肖特基二极管芯片及制造工艺。属于集成电路或分立器件制造技术领域。

背景技术

肖特基二极管的研制和生产已有二十多年的历史，近几年来，随着电子行业的发展， 肖特基二极管一期特有的性能参数迅速显示了其优越性。在肖特基二极管的生产中，会 有很多种异常击穿产生。当金属与半导体接触时，费米能级的匹配要求，导致了金属与半导体之间电荷转移的势垒，通常叫肖特基势垒，它是由于金属和半导体的功函数不同 产生的。肖特基二极管就是利用肖特基势垒的整流特性做成的，它与pn结二极管有几 乎相同的等效电路，相似的伏安特性，其电容和耗尽层宽度的计算与单边突变结是一样 的。肖特基二极管与pn结二极管相比具有以下优点：a.特别低的正向压降；b.高的耐冲 击电流能力；c.低的反向恢复时间。因此，肖特基二极管成为开关电源的关键部件，广 泛用于计算机，雷达，电视机，航天飞行器，仪表仪器等方面。

肖特基二极管因具有正向导通电压低、开关速度快等特点，被广泛用于各类高频电 路；目前国内半导体生产厂商生产的肖特基二极管芯片都是包含铝下CVD工艺的(如图1所示)，通过该工艺可以控制氧化层中的可动电荷，有效地控制产品反向漏电以及确 保反向击穿特性稳定。但是该工艺需要特定的CVD设备、炉管和特殊气体，在CVD设备 采购、保养，炉管的保养、更换，以及特殊气体消耗上需要投入大量资金，这直接导致 肖特基二极管成本提高，盈利能力降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种无铝下CVD肖特基二极管芯片及制造工艺，通过掺氯氧化与扩散方法在氧化层中增加氯离子来固定可动电荷以达到替代铝下CVD作用，最终去除肖特基二极管的铝下CVD工艺，降低其生产周期及 生产成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种无铝下CVD肖特基二极管芯片，它包括作为基片的半导体硅片N⁺衬底；在半导体硅片N⁺衬底上设置有N^-外延层；在 N^-外延层上刻蚀形成硅沟槽，在硅沟槽内通过高温氧化与扩散方式将杂质硼扩散至一定 深度形成P⁺有源区，在所述P⁺有源区表面通过高温氧化形成一定厚度的氧化层，所述 氧化层的中间通过光刻形成开窗，在所述开窗内通过溅射方式淀积一层一定厚度的镍铂 金属势垒层，所述镍铂金属势垒层与N^-外延层之间以欧姆方式接触，在所述镍铂金属势 垒层表面以及部分氧化层表面通过蒸发或溅射的方式淀积一层一定厚度的阳极电极，在 半导体硅片N⁺衬底无N^-外延层一侧通过蒸发或溅射的方式淀积一层一定厚度的阴极电 极。

本发明提供一种上述无铝下CVD肖特基二极管芯片的制造方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：在一定厚度半导体硅片N⁺衬底上外延具有一定电阻率与厚度的N^-外延层；

步骤二：通过高温氧化，氧化过程中通入一定量的氯化氢气体，生长一定厚度的氧化层；

步骤三：通过光刻，去除P⁺有源区上的氧化层，利用离子注入方式注入一定剂量的硼离子；再通过高温氧化与扩散方式，将杂质硼扩散至一定深度，形成P⁺有源区，同时 在P⁺有源区生长一层高质量氧化层；在氧化与扩散过程中需通入一定量的氯化氢气体；