專利名稱：溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高密度的肖特基器件，尤其涉及一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基(Trench MOSFET Barrier Schottky, TMBS)器件及其制備方法。
背景技術：
在當前的功率器件制作工藝中，通常將勢壘肖特基結構和溝槽式場效應晶體管封裝在一起，來提高器件的符合速度，從而提高功率器件的開關特性。請參閱圖1，圖1是一種現(xiàn)有技術的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的剖面結構示意圖。所述溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件包括形成于襯底11上的溝槽式場效應晶體管13和TMBS結構14，所述 TMBS結構14設置于相鄰的兩個溝槽式場效應晶體管13之間。所述襯底11的底部設置有所述場效應晶體管13的漏極(Drain) 12。所述溝槽式場效應晶體管13包括延伸至所述襯底11的溝槽131，所述溝槽131中形成有所述場效應晶體管13的柵極，所述溝槽131與所述TMBS結構14之間形成有本體區(qū) (Body) 132，形成于所述本體區(qū)132上的源區(qū)134。所述源區(qū)134內設置有凹槽135，所述凹槽135的底部附近為歐姆接觸區(qū)133，所述歐姆接觸區(qū)133用來把本體區(qū)132引出。通常， 所述本體區(qū)132為P-型半導體區(qū)，所述歐姆接觸區(qū)133所述為P+型半導體區(qū)，所述源區(qū) 134為N+型半導體區(qū)。所述TMBS結構14包括多個TMBS溝槽141，相鄰兩個TMBS溝槽141之間的襯底11 形成TMBS臺面(Mesa)結構142，所述TMBS臺面結構142的頂端設置有肖特基接觸(TMBS Contact) 143。所述溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件還包括用于實現(xiàn)互聯(lián)的金屬線和鈍化層(Passivation)。圖1所示的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件需要如下8道掩膜(Mask)工藝 第一道掩膜工藝，形成場效應晶體管13的溝槽131 ；第二道掩膜工藝，形成TMBS溝槽141 ； 第三道掩膜工藝，形成本體區(qū)132 ；第四道掩膜工藝，形成源區(qū)134 ；第五道掩膜工藝，形成歐姆接觸區(qū)；第六道掩膜工藝，形成肖特基接觸143 ；第七道掩膜工藝，形成互聯(lián)金屬線；第八道掩膜工藝，形成鈍化層。然而，現(xiàn)有技術的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法需要8道掩膜，制作工藝復雜；且設置有單獨的TMBS結構14區(qū)域，占用的晶圓面積大， 成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高密度溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件。本發(fā)明的另一目的在于提供上述溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法。一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，包括第一導電類型的半導體區(qū)；形成于所述半導體區(qū)的多個溝槽，所述溝槽內設置所述場效晶體管的柵極；形成于相鄰兩個溝槽之間的第二導電類型的兩個本體區(qū)，所述兩個本體區(qū)之間為所述第一導電類型的半導
3CN 102231386 A
說明書
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體區(qū)；第一導電類型的兩個源區(qū)，每個所述源區(qū)形成于所述本體區(qū)的上方；凹槽，所述凹槽形成于所述兩個源區(qū)之間，并延伸至所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)，所述凹槽內填充金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)形成肖特基結構；第二導電類型的歐姆接觸區(qū)，所述歐姆接觸區(qū)形成于所述凹槽的兩側，且形成于所述本體區(qū)和所述源區(qū)的交界處。上述溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件優(yōu)選的一種技術方案，所述半導體區(qū)為 N型半導體區(qū)；所述本體區(qū)為P-型半導體區(qū)；所述源區(qū)為N+型半導體區(qū)；所述歐姆接觸區(qū)為P+型半導體區(qū)。一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，包括如下步驟在第一導電類型的半導體區(qū)形成多個溝槽；相鄰兩個溝槽之間形成光阻層，對所述半導體區(qū)進行體注入，相鄰兩個溝槽之間形成第二導電類型的兩個本體區(qū)；在所述本體區(qū)的上方形成兩個第一導電類型的源區(qū)；在兩個源區(qū)之間形成凹槽，所述凹槽延伸至所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)；利用所述凹槽，旋轉離子注入角度，在所述凹槽的兩側、所述本體區(qū)和所述源區(qū)的交界處形成歐姆接觸區(qū)；在所述凹槽內形成金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)形成肖特基結構。上述方法優(yōu)選的一種技術方案，所述半導體區(qū)為N型半導體區(qū)；所述本體區(qū)為 P-型半導體區(qū)；所述源區(qū)為N+型半導體區(qū)；所述歐姆接觸區(qū)為P+型半導體區(qū)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件將肖特基設置于溝槽式場效應晶體管的主動區(qū)，從而避免了現(xiàn)有技術中的TMBS結構占用的額外面積，從而減小器件占用的晶圓面積，實現(xiàn)高密度的肖特基器件。本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，通過改變本體區(qū)掩膜圖案，并在兩個溝槽之間設置光阻層，旋轉離子注入角度，將肖特基設置于溝槽式場效應晶體管的主動區(qū)，可以省去兩道掩膜掩膜步驟， 制備方法工藝簡單、成本低。


圖1是一種現(xiàn)有技術的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的剖面結構示意圖。圖2是本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的剖面結構示意圖。圖3是本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法的流程圖。圖4到圖5是本發(fā)明的制備方法形成本體區(qū)的步驟的示意圖。圖6是本發(fā)明的制備方法形成肖特基接觸區(qū)的步驟的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件將肖特基設置于溝槽式場效應晶體管的主動區(qū)(active area)，從而減小了器件占用晶圓的面積，且本發(fā)明的制備方法可以省略兩道掩膜步驟，制備工藝簡單、成本低。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚， 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。請參閱圖2，圖2是本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的剖面結構示意圖。所述溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件包括第一導電類型的半導體區(qū)31，所述半導體區(qū)31形成于襯底上。優(yōu)選的，所述半導體區(qū)31為N型半導體區(qū)31。所述半導體區(qū)31上形成有多個溝槽331，所述溝槽331內設置所述場效晶體管的柵極，所述柵極和所述溝槽之間設置柵氧化層。相鄰兩個溝槽331之間形成有第二導電類型的兩個本體區(qū)332，所述兩個本體區(qū) 332之間為所述第一導電類型的半導體區(qū)31，即在形成所述本體區(qū)332前，在相鄰兩個溝槽 331之間形成光阻(Photo Resistor,PR)層，被所述光阻層覆蓋的半導體區(qū)31不會被離子注入，從而在相鄰兩個溝槽331之間形成兩個本體區(qū)332，優(yōu)選的，所述本體區(qū)332為P-型半導體區(qū)。每個所述本體區(qū)332的上方形成第一導電類型的源區(qū)334，優(yōu)選的，所述源區(qū)334 為N+型半導體區(qū)。所述兩個源區(qū)334之間形成有凹槽338，所述凹槽338延伸至所述兩個本體區(qū)332之間的所述半導體區(qū)31。所述凹槽338的兩側、所述本體區(qū)332和所述源區(qū)334 的交界處形成有歐姆接觸區(qū)337，優(yōu)選的，所述歐姆接觸區(qū)337為P+型的半導體區(qū)，利用所述凹槽338，旋轉離子注入角度，即可形成所述歐姆接觸區(qū)337。所述凹槽338內填充金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)332之間的所述半導體區(qū)31形成肖特基結構。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法的流程圖。本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法包括如下步驟在第一導電類型的半導體區(qū)31形成多個溝槽331，所述半導體區(qū)31形成于襯底上，優(yōu)選的，所述半導體區(qū)31為N型半導體區(qū)31。所述溝槽331用于設置所述場效晶體管的柵極。在相鄰兩個溝槽331之間的半導體區(qū)31的表面形成光阻層339，如圖4所示，所述光阻層339可以與所述本體區(qū)332注入過程中的其他光阻層同步形成。以所述光阻層339 為掩膜，對所述半導體區(qū)31進行離子注入，形成所述本體區(qū)332。由于所述光阻層339的存在，被所述光阻層339覆蓋的半導體區(qū)31不會被離子注入，因此在相鄰兩個溝槽331之間形成兩個本體區(qū)332，如圖5所示。優(yōu)選的，所述本體區(qū)332為P-型半導體區(qū)。在所述本體區(qū)332的上方形成兩個第一導電類型的源區(qū)334，優(yōu)選的，所述源區(qū) 334為N+型半導體區(qū)。在兩個源區(qū)334之間形成凹槽338，所述凹槽338延伸至所述兩個本體區(qū)332之間的所述半導體區(qū)31。利用所述凹槽338，旋轉離子注入角度，對所述本體區(qū)332和源區(qū)334進行離子注入，從而在所述凹槽338的兩側、所述本體區(qū)332和所述源區(qū)334的交界處形成歐姆接觸區(qū)，如圖6所示。在所述凹槽338內形成金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)332之間的所述半導體區(qū)31形成肖特基結構。所述金屬層可以與場效應晶體管的源極接觸電極同步形成。本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法還包括形成鈍化層的步驟，這些步驟與現(xiàn)有技術相同，在此不再贅述。與現(xiàn)有技術的方法相比，本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件將肖特基設置于溝槽式場效應晶體管的主動區(qū)，從而避免了現(xiàn)有技術中的TMBS結構占用的額外面積，進而減小器件占用的晶圓面積，實現(xiàn)高密度的肖特基器件。本發(fā)明的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，通過改變本體區(qū)掩膜圖案，在兩個溝槽之間設置光阻層，旋轉離子注入角度，將肖特基設置于溝槽式場效應晶體管的主動區(qū)，可以省去兩道掩膜掩膜步驟(肖特基溝槽掩膜步驟和肖特基結構的金屬層的掩膜步驟)，本發(fā)明的制備方法工藝簡單、成本低。 在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構成許多有很大差別的實施例。應當理解，除了如所附的權利要求所限定的，本發(fā)明并不限于在說明書中所述的具體實施例。
權利要求
1.一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，其特征在于，包括第一導電類型的半導體區(qū)；形成于所述半導體區(qū)的多個溝槽，所述溝槽內設置所述場效晶體管的柵極；形成于相鄰兩個溝槽之間的第二導電類型的兩個本體區(qū)，所述兩個本體區(qū)之間為所述第一導電類型的半導體區(qū)；第一導電類型的兩個源區(qū)，每個所述源區(qū)形成于所述本體區(qū)的上方；凹槽，所述凹槽形成于所述兩個源區(qū)之間，并延伸至所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)，所述凹槽內填充金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)形成肖特基結構；第二導電類型的歐姆接觸區(qū)，所述歐姆基接觸區(qū)形成于所述凹槽的兩側，且形成于所述本體區(qū)和所述源區(qū)的交界處。
2.如權利要求1所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，其特征在于，所述半導體區(qū)為N型半導體區(qū)。
3.如權利要求1所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，其特征在于，所述本體區(qū)為P-型半導體區(qū)。
4.如權利要求1所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，其特征在于，所述源區(qū)為N+型半導體區(qū)。
5.如權利要求1所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，其特征在于，所述歐姆接觸區(qū)為P+型半導體區(qū)。
6.一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟在第一導電類型的半導體區(qū)形成多個溝槽；相鄰兩個溝槽之間形成光阻層，對所述半導體區(qū)進行體注入，相鄰兩個溝槽之間形成第二導電類型的兩個本體區(qū)；在所述本體區(qū)的上方形成兩個第一導電類型的源區(qū)；在兩個源區(qū)之間形成凹槽，所述凹槽延伸至所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)；利用所述凹槽，旋轉離子注入角度，在所述凹槽的兩側、所述本體區(qū)和所述源區(qū)的交界處形成歐姆接觸區(qū)；在所述凹槽內形成金屬層，所述金屬層與所述兩個本體區(qū)之間的所述半導體區(qū)形成肖特基結構。
7.如權利要求6所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，其特征在于，所述半導體區(qū)為N型半導體區(qū)。
8.如權利要求6所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，其特征在于，所述本體區(qū)為P-型半導體區(qū)。
9.如權利要求6所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，其特征在于，所述源區(qū)為N+型半導體區(qū)。
10.如權利要求6所述的溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件的制備方法，其特征在于，所述歐姆接觸區(qū)為P+型半導體區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溝槽式場效應晶體管勢壘肖特基器件，包括第一導電類型的半導體區(qū)；形成于半導體區(qū)的多個溝槽，溝槽內設置場效晶體管的柵極；形成于相鄰兩個溝槽之間的第二導電類型的兩個本體區(qū)，兩個本體區(qū)之間為第一導電類型的半導體區(qū)；第一導電類型的兩個源區(qū)，每個源區(qū)形成于本體區(qū)的上方；凹槽，凹槽形成于兩個源區(qū)之間，并延伸至兩個本體區(qū)之間的半導體區(qū)，凹槽內填充金屬層，金屬層與兩個本體區(qū)之間的半導體區(qū)形成肖特基結構；歐姆接觸區(qū)，歐姆接觸區(qū)形成于凹槽的兩側，且形成于本體區(qū)和源區(qū)的交界處。本發(fā)明的肖特基器件為高密度肖特基器件，本發(fā)明的方法制備工藝簡單，成本低。
文檔編號H01L29/872GK102231386SQ201110176489
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權日2011年6月28日
發(fā)明者王健 申請人:上海宏力半導體制造有限公司