专利名称：低势垒肖特基二极管的制作方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体分立器件的制造方法，尤其涉及一种低势垒肖特基二极管的制作方法。
背景技术：
肖特基二极管是以金属(或金属硅化物)和半导体接触形成的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有正向压降低、反向恢复时间很短的特点.由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。对于二极管来说，正向功耗PF = IFXVF对总体功耗的贡献最大。由于二极管电流(IF)是由应用预先决定的，因此要想降低功耗只能想办法降低正向压降(VF)。对于硅外延工艺的肖特基二极管，正向压降VF取决于使用的势垒合金层、外延条件(例如外延厚度及外延电阻率)、以及有源区域面积。对于特定规格的肖特基二极管来说外延条件的优化空间较为有限，而通过增大有源面积来降低正向压降VF与器件小型化要求相冲突，并且还会提高二极管电容，从而增大电路损耗。同时还需要考虑的是当正向电压降低时，反向电流 (IR)会变大。因此，在肖特基二极管的制造中选择适当的势垒合金层变得尤为重要，目前铬 (Cr)，镍(Ni)，镍钼(NiPt)，钼(Mo)等金属的硅化物已被大多数制造厂广泛应用于制作肖特基二极管的势垒合金层，但对于更低正向功耗的低势垒肖特基二极管来说以上金属的硅化物势垒高度已不能满足市场要求。金属功函数是影响金属硅化物的势垒高度的主要因素之一，而在已确定工艺条件的前提下，只能通过选择金属功函数低的金属来形成金属硅化物，以减小肖特基二极管的正向压降(VF)。表一为常用金属的功函数列表，如表一所示，金属钛(Ti)功函数较小，且其硅化物的势垒高度较低，将二硅化钛(TiSi2)势垒应用于小信号肖特基二极管可较大程度上减小肖特基二极管的正向压降(VF)。表一
权利要求
1.一种低势垒肖特基二极管的制作方法，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底的正面形成有N型外延层和位于所述N型外延层上的具有开窗的钝化层；在所述开窗中的N型外延层和钝化层上覆盖势垒金属层，所述势垒金属层的材质为钛；进行加热合金工艺，使所述势垒金属层与所述开窗中的N型外延层发生合金反应，以形成势垒合金层；去除剩余的势垒金属层。
2.如权利要求1所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，在形成势垒金属层的步骤和进行加热合金工艺的步骤之间，还包括在所述势垒金属层上覆盖金属保护层；在进行加热合金工艺的步骤之后，在去除剩余的势垒金属层的同时去除所述金属保护层。
3.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述金属保护层的材质为氮化钛。
4.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述金属保护层的厚度为500 1500埃。
5.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述势垒金属层采用溅射的方法形成，溅射源为金属钛原子；其中溅射功率为0. 5 2KW，环境真空度小于1 X e^Torr，环境温度为250 350°C。
6.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，金属保护层采用溅射的方法形成，溅射源为金属钛原子，并向溅射腔体中通入氮气，通过金属钛原子与氮气反应溅射，在所述势垒金属层上形成金属保护层；其中溅射功率为4 8KW，环境真空度小于IXe-7Torr，环境温度为250 350°C。
7.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述势垒金属层和所述金属保护层在同一溅射设备的不同溅射腔体中依次形成。
8.如权利要求2所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，湿法刻蚀去除所述剩余的势垒金属层和金属保护层，刻蚀液包括氨水和双氧水。
9.如权利要求8所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述刻蚀液的温度为40 60°C。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，在进行加热合金工艺的步骤中，采用炉管加热法，加热温度为580°C 650°C。
11.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，在去除所述金属层和剩余的势垒金属层的步骤之后，还包括，在所述势垒合金层上形成正面金属电极； 将所述半导体衬底的背面减薄； 在所述半导体衬底的背面形成背面金属电极。
12.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述势垒金属层的厚度为500 1500埃。
13.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，势垒合金层的材质为钛的硅化物。
14.如权利要求13中所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，势垒合金层的材质为二硅化钛。
15.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述势垒合金层的厚度为1000 5000埃。
16.如权利要求1至9中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述N型外延层中还形成有P型保护环，所述P型保护环围绕所述开窗。
17.一种低势垒肖特基二极管的结构，其特征在于，包括半导体衬底；N型外延层，位于所述半导体衬底的正面；钝化层，位于所述N型外延层上，所述钝化层具有开窗；势垒合金层，位于所述开窗中的N型外延层上，所述势垒合金层的材质为钛的硅化物。
18.如权利要求17所述的低势垒肖特基二极管的结构，其特征在于，还包括， 正面金属电极，位于所述势垒合金层上；背面金属电极，位于所述半导体衬底的背面。
19.如权利要求17所述的低势垒肖特基二极管的结构，其特征在于，所述势垒合金层的材质为二硅化钛。
20.如权利要求17所述的低势垒肖特基二极管的结构，其特征在于，所述势垒合金层的厚度为1000 5000埃。
21.如权利要求17至20中任意一项所述的低势垒肖特基二极管的结构，其特征在于， 所述N型外延层中还形成有P型保护环，所述P型保护环围绕所述开窗。
全文摘要
本发明揭示了一种低势垒肖特基二极管的制作方法及结构，在N型外延层和具有开窗的钝化层上覆盖势垒金属层钛，并其上覆盖金属保护层氮化钛；进行加热合金工艺，使所述势垒金属层与所述开窗中的N型外延层发生合金反应，形成势垒合金层。选择钛作为势垒金属层与硅反应形成钛的硅化物的势垒合金层，降低了对开窗中的外延层表面态的要求，形成的势垒合金层具有良好的工艺稳定性，能够形成势垒高度更低、正向压降更低的肖特基二极管。在所述势垒金属层上形成氮化钛金属保护层，该金属保护层在合金加热工艺中阻隔环境中的氧和水汽进入势垒金属层参与合金，从而保证形成势垒合金层的钛的硅化物的纯度较高，形成的势垒高度稳定性良好。
文档编号H01L29/24GK102496571SQ201110427170
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者刘宪成, 吴志伟, 王平 申请人:杭州士兰集成电路有限公司