沟渠式金氧半p-n接面二极管结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金氧半P-N接面二极管结构，更有关于一种沟渠式金氧半P-N接面二极管结构。
【背景技术】
[0002]萧基二极管为以电子作为载子的单极性元件，其特性为速度快与正向导通压降值(Vf)低，但反向偏压漏电流则较大(与金属功函数及半导体掺杂浓度所造成的萧基能障值有关)。而P-N 二极管，为一种双载子元件，传导电流量大。但元件的正向操作压降值(VF)—般较萧基二极管高，且因电洞载子的作用使P-N 二极管反应速度较慢，反向回复时间较长。
[0003]除了以萧基二极管作为整流二极管外，也可以对于主动元件(例如金氧半晶体管)进一步处理，以制作金氧半P-N接面整流二极管。美国专利早期公开US 2912/9156862即公开了一种沟渠式金氧半P-N接面二极管结构，主要利用沟渠结构制作栅极氧化层，以增加元件密度。然而在上述前案中，会有反向偏压时漏电流大的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种沟渠式金氧半P-N接面二极管结构及其制作方法，降低二极管结构的漏电流。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种沟渠式金氧半P-N接面二极管结构，包含一第一导电型基板；多个的沟渠结构，形成于该第一导电型基板的表面上；一栅极氧化层，至少形成于该沟渠结构内侧壁上；一多晶硅层，形成于该沟渠结构内，且被该栅极氧化层包围至少部分侧面表面；一第二导电型第二浓度离子注入区域，至少形成于第一导电型基板中，且在该栅极氧化层的外侧；一第二导电型第一浓度离子注入区域，形成于该沟渠结构底表面下，所述第一浓度高于所述第二浓度；及一电极层，覆盖于该第一导电型基板、该第二导电型第二浓度离子注入区域、该栅极氧化层及该多晶硅层上。
[0006]其中，该多晶硅层直接接触该第二导电型第一浓度离子注入区域。
[0007]其中，该栅极氧化层亦形成于该沟渠结构底表面上，且该第二导电型第一浓度离子注入区域形成于该栅极氧化层下。
[0008]其中，在该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构的元件区中，该第二导电型第二浓度离子注入区域形成于该第一导电型基板的整个露出表面。
[0009]其中，该第二导电型第二浓度离子注入区域的掺杂剂量为1012cm_2，该第二导电型第一浓度离子注入区域的掺杂剂量为1013-16cnT2。
[0010]再者，本发明还提供一种沟渠式金氧半P-N接面二极管结构制作方法，包含:提供一第一导电型基板；形成多个的沟渠结构于该第一导电型基板的表面上；在该沟渠结构侧壁外形成一第二导电型第二浓度离子注入区域；在该沟渠结构底部形成一第二导电型第一浓度离子注入区域，所述第一浓度高于所述第二浓度；在该沟渠结构内侧壁上形成一栅极氧化层；在该沟渠结构内形成一多晶硅层，且被该栅极氧化层包围至少部分侧面表面；形成一电极层，覆盖于该第一导电型基板、该第二导电型第二浓度离子注入区域、该栅极氧化层及该多晶硅层上。
[0011]其中，该多晶硅层直接接触该第二导电型第一浓度离子注入区域。
[0012]其中，该栅极氧化层亦形成于该沟渠结构底表面上，且该第二导电型第一浓度离子注入区域形成于该栅极氧化层下。
[0013]其中，在该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构的元件区中，该第二导电型第二浓度离子注入区域形成于该第一导电型基板的整个露出表面。
[0014]其中，该第二导电型第二浓度离子注入区域的掺杂剂量为1012cnT2，该第二导电型第一浓度离子注入区域的掺杂剂量为1013-16cnT2。
[0015]由于位于沟渠结构底壁下的第一浓度离子注入区域可在反向偏压时提供夹止区电压支撑，因此可以降低此二极管结构的漏电流。
[0016]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0017]图1为依据本发明第一实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构示意图。
[0018]图2A至图2N为依据本发明第一实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构制作方法流程示意图。
[0019]图3为依据本发明第二实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构示意图。
[0020]图4A至图4N为依据本发明第二实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构制作方法流程示意图。
[0021]图5为依据本发明第三实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构示意图。
[0022]图6A至图6L为依据本发明第三实施例的沟渠式金氧半P_N接面二极管结构制作方法流程示意图。
[0023]图7为依据本发明第四实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构示意图。
[0024]图8A至图8L为依据本发明第四实施例的沟渠式金氧半P_N接面二极管结构制作方法流程示意图。
[0025]其中，附图标记:
[0026]20 基板
[0027]201高掺杂浓度N型硅基板
[0028]202低掺杂浓度N型外延层
[0029]210氧化物层
[0030]211，214，216 光刻胶图形
[0031]212氧化物图案
[0032]34牺牲氧化物层
[0033]30沟渠结构
[0034]32，35第二浓度离子注入区域
[0035]36第一浓度离子注入区域
[0036]40栅极氧化层
[0037]42多晶硅层
[0038]44TE0S氧化物层
[0039]5电极层
[0040]50第一金属层
[0041]52第二金属层
【具体实施方式】
[0042]请参见图1，其为本发明为改善现有技术手段产生的缺失所发展出一沟渠式金氧半P-N接面二极管结构的第一实施例示意图。该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构主要包含一基板20 (包含有一高掺杂浓度N型硅基板201与一低掺杂浓度N型外延层(低掺杂浓度N型磊晶层)202)、形成于低掺杂浓度N型外延层202上的多个沟渠结构(可参见图2C的图号30)、位在沟渠结构底壁下的第一浓度(高浓度)离子注入区域36、位在沟渠结构内侧壁的栅极氧化层40、填充于沟渠结构内的多晶硅层42、位在沟渠结构外且在栅极氧化层40外侧的第二浓度(低浓度)离子注入区域32。再者，位在虚线左侧为元件区，位在虚线右侧者为终端结构区。在终端结构区处不具有沟渠结构的低掺杂浓度N型外延层202上具有氧化物图案212，在终端结构区处的沟渠结构及氧化物图案212上具有TEOS氧化物层44。该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构尚且具有位在元件区的低掺杂浓度N型外延层202及多晶娃层42上的电极层5 (包含第一金属层50及第二金属层52),且该电极结构延伸到终端结构区的一部分。
[0043]请参见图2A至图2N，其为依据本发明第一较佳实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构制作方法流程示意图。从图中我们可以清楚地看出，首先，提供一基板20 (如图2A所示)，该基板20包含有一高掺杂浓度N型硅基板201 (N+硅基板)与一低掺杂浓度N型外延层202 (N-外延层)；并通过一氧化工艺于该基板20上形成第一氧化物层210。
[0044]随后如图2B所示，于氧化