肖特基势垒二极管及芯片工艺技术概述
SBD是肖特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode,缩写成SBD）的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。是近年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千毫安。这些优良特性是快恢复整流管所无法比拟的。
一、肖特基势垒二极管结构及特点
1、肖特基势垒二极管的结构
肖特基二极管SBD是通过金属与半导体接触而构成。金属材料可选用铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)和钛(Ti)等，半导体通常为硅（Si）或砷化镓（GaAs）。由于电子比空穴迁移率大，为获得良好的频率特性，故选用N型半导体材料作为基片。为了减小SBD的结电容，提高反向击穿电压，同时又不使串联电阻过大，通常是在N衬底上外延一层高阻N¯薄膜。N型外延片经过清洁处理及热氧化。随后用光刻技术开出窗口，并在真空系统中进行蒸发或溅射以淀积金属。金属图形由另一步光刻确定。如图1所示（见附图：略）。由于光刻陡峭的边沿以及在Si-SiO₂界面存在正的固定电荷。加之SiO₂表面和SiO₂层中存在着为数很多的可动正离子，这些正离子是由于碱金属离子沾污，其中最重要的是钠离子沾污引起的。这些带正电的电荷位于Si-SiO₂界面会在Si表面感应出负电荷，使半导体Si表面具有N型化的倾向，即有使N型Si表面变成N+型。Si表面N型化的结果使得这种肖特基二极管简单结构不能提供良好的势垒特性。这些因素使得在靠近周边的半导体耗尽区宽度变窄且电场增强，导致在拐角处有过量的饱和漏电流。这种拐角效应除了产生软的反向特征和低击穿电压之外还造成低劣的噪声特性。为了消除以上周边效应，通常工艺设计中采用以下两种措施：一是使金属电极适当搭接在周边氧化层上，如图2所示（见附图：略）；这时在金属-氧化物-半导体（MOS）电容下边的耗尽区得到修复，引起软击穿的陡沿被改善。搭接区不能太大，否则附加的电容会降低整流管的高频特性；二是为了得到比较理想的I-V特性，采用一种附加的P+扩散保护环来降低边沿效应，如图3所示（见附图：略）。
2、肖特基势垒二极管的产品特点
肖特基势垒二极管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此，不存在电荷储存问题（Qrr→0），使开关特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到10ns以内。但它的反向耐压值较低，一般不超过100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。SBD的主要优点包括两个方面：
⑴ 由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V）。
⑵ 由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频电路及开关电源的应用。
但是，由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。
二、肖特基势垒二极器件的几项关键工艺技术的应用研究
1、Pt-Ni金属硅化物势垒接触工艺
利用Pt-Ni合金作为势垒金属，采用磁控溅射方法形成势垒接触。根据不同产品对势垒的结构参数与溅射工艺要进行技术研究，同时还要研究形成硅化物的退火工艺对势垒高度qφB、理想因子η值及对器件参数性能的影响。实现制作良好的硅化物-硅接触势垒可使产品的正向特性、反向特性、高温性能和抗浪涌冲击能力都有较大的提高。
2、保护环结构工艺
采用在N型硅外延层上势垒窗口边缘扩散硼形成P+扩散保护环结构，以便增大边缘耗尽层的曲率半径，减弱电场，改善器件的反向特性与噪声性能。根据不同产品设计保护环结构参数，实验确定硼扩散工艺条件，研究硼扩散结深Xj、方块电阻Rs等参数对器件反向特性的影响。
3、扩散势垒工艺
利用电子束蒸发难熔金属钛（Ti）制备扩散势垒，以便阻止多层金属之间以及金属与硅衬底之间的相互扩散反映，提高器件的结温特性和高温性能。对扩散势垒的结构参数及制备工艺进行技术研究，选定合理的电子束蒸发工艺条件。
4、多层金属化系统工艺技术
根据各种金属的热膨胀系数、电阻率以及与Si/SiO2的粘附性等性质，对多层金属化系统进行研究设计，通过实验正面选定钛(Ti)、钯（Pa）、银（Ag）为多层金属。对所用金属电子束制备薄膜的工艺条件以及形成良好欧姆接触的合金化工艺进行技术研究。该多层金属化系统制备的薄膜性能优良，纯度高、钠离子沾污少、厚度均匀，表面致密、粘附性好，产品可靠性高，并且正向压降小。
5、多层金属刻蚀技术
多层金属刻蚀是肖特基二极管制造工艺中的重要工艺，要对可是工艺条件、腐蚀液、去胶方法等进行技术研究，避免因刻蚀控制不当、去教方法不妥等原因造成表面损伤。
6、其他工艺技术
采用势垒金属淀积前BHF(HF-NH4F-H2O)自然氧化层清洁处理、势垒区硅表面腐蚀剥离、H2保护退火等工艺技术以提高器件的电参数与可靠性。