本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及一種低功率溝槽式肖特基整流器件及其制造方法。

技術(shù)背景

肖特基二極管作為整流器件已經(jīng)在電源應(yīng)用領(lǐng)域使用了數(shù)十年。相對于PN結(jié)二極管而言，肖特基二極管具有正向開啟電壓低和開關(guān)速度快的優(yōu)點，這使其非常適合應(yīng)用于開關(guān)電源以及高頻場合。傳統(tǒng)的肖特基整流器件采用了臺面工藝，金屬(如鋁、鉬)與摻雜的半導(dǎo)體導(dǎo)電層結(jié)合構(gòu)成了肖特基勢壘，其具有整流特性，陽極為金屬，陰極為摻雜的半導(dǎo)體，金屬半導(dǎo)體接觸的肖特基勢壘為單邊結(jié)，在提高器件速度的同時也引入了較大的反向漏電。

為改善傳統(tǒng)的臺面肖特基結(jié)構(gòu)存在的不足，現(xiàn)有肖特基整流器在在傳統(tǒng)肖特基二極/管結(jié)構(gòu)中，加入溝槽MOS結(jié)構(gòu)，在溝槽內(nèi)，氧化層和填入的摻雜多晶硅材料構(gòu)成MOS結(jié)構(gòu)的柵極，并圍繞肖特基勢壘區(qū)，利用MOS電容產(chǎn)生的耗盡層夾斷肖特基勢壘區(qū)，將肖特基勢壘區(qū)的反向電場引入器件內(nèi)部，以提高肖特基的抗反向電壓能力，但是溝槽結(jié)構(gòu)的設(shè)置會減小肖特基接觸面積，進而會影響正向?qū)▔航怠?/p>

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低功率溝槽式肖特基整流器件，減小正向?qū)▔航?，?yōu)化溝槽式肖特基整流器件性能。

本發(fā)明的另一目的是上述低功率溝槽式肖特基整流器件的制造方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種低功率溝槽式肖特基整流器件，包括：N+單晶硅襯底，形成于所述N+單晶硅襯底上N-外延層，形成于所述N-外延層上表層中的溝槽，溝槽內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)，形成于所述溝槽與所述導(dǎo)電介質(zhì)之間的柵絕緣層，形成于所述N-外延層上的陽極金屬層，所述溝槽為斜溝槽，所述導(dǎo)電介質(zhì)包括相間排列的第一導(dǎo)電部和第二導(dǎo)電部，所述第二導(dǎo)電部材料為與N-外延層形成肖特基接觸的惰性金屬，所述柵絕緣層不連續(xù)，所述第一導(dǎo)電部通過柵絕緣層與N-外延層隔離，所述第二導(dǎo)電部與N-外延層接觸，所述第一導(dǎo)電部個數(shù)不少于兩個，所述第二導(dǎo)電部個數(shù)不少于一個，所述溝槽頂端與底端填充的導(dǎo)電介質(zhì)屬于第一導(dǎo)電部。

可選地，第一導(dǎo)電部材料與第二導(dǎo)電部材料不同。

可選地，第一導(dǎo)電部材料與第二導(dǎo)電部材料相同。

可選地，第二導(dǎo)電部材料與陽極金屬層材料相同。

可選地，第二導(dǎo)電部材料與陽極金屬層材料不同。

一種低功率溝槽式肖特基整流器件的制造方法，包括以下步驟：

(1)在N+單晶硅襯底上形成N-外延層，通過硬質(zhì)掩膜版刻蝕N-外延層，形成溝槽，溝槽形狀為斜溝槽；

(2)在溝槽內(nèi)壁形成柵絕緣層，沉積第一導(dǎo)電部材料，部分填充溝槽，形成第一導(dǎo)電部；

(3)以硬質(zhì)掩膜版以及溝槽內(nèi)第一導(dǎo)電部為掩膜，刻蝕柵絕緣層，至柵絕緣層與第一導(dǎo)電部高度相同，沉積第二導(dǎo)電部材料，部分填充溝槽，形成第二導(dǎo)電部；

(4)循環(huán)重復(fù)(2)、(3)步至填滿溝槽，溝槽頂端填充的導(dǎo)電介質(zhì)屬于第一導(dǎo)電部；

(5)形成陽極金屬層。

可選地，所述柵絕緣層材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可選地，所述第一導(dǎo)電部材料為金屬。

可選地，第(2)步柵絕緣層可通過外延生長形成。

可選地，第(1)步與第(3)步用同一塊硬質(zhì)掩膜版。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明低功率溝槽式肖特基整流器件，所述溝槽為斜溝槽，所述導(dǎo)電介質(zhì)包括相間排列的第一導(dǎo)電部和第二導(dǎo)電部，所述柵絕緣層不連續(xù)，所述第一導(dǎo)電部通過柵絕緣層與N-外延層隔離，所述第二導(dǎo)電部與N-外延層接觸，施加正向偏壓時，由于溝槽內(nèi)第二導(dǎo)電部與N-外延層形成的肖特基接觸正向偏置，電流可通過溝槽內(nèi)的第二導(dǎo)電部流入N-外延層，增加了肖特基接觸面積，降低了正向?qū)▔航?，施加反向偏壓時，溝槽內(nèi)第二導(dǎo)電部與N-外延層形成的肖特基接觸反向偏置，防止漏電，第一導(dǎo)電部、柵絕緣層以及N-外延層形成MOS電容結(jié)構(gòu)，本發(fā)明溝槽為斜溝槽，相鄰的第一導(dǎo)電部MOS耗盡層容易相連，耗盡中間第二導(dǎo)電部附近N-外延層，增加抗擊反向電壓能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-圖6為本發(fā)明實施例制造流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及實施例對本發(fā)明進行介紹，實施例僅用于對本發(fā)明進行解釋，并不對本發(fā)明有任何限定作用。

如圖1所示，本發(fā)明實施例低功率溝槽式肖特基整流器件，包括：N+單晶硅襯底10，形成于所述N+單晶硅襯底10上N-外延層20，形成于所述N-外延層20上表層中的溝槽30，溝槽30內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)40，形成于所述溝槽30與所述導(dǎo)電介質(zhì)40之間的柵絕緣層50，形成于所述N-外延層20上的陽極金屬層60，所述溝槽30為斜溝槽，所述導(dǎo)電介質(zhì)40包括相間排列的第一導(dǎo)電部41和第二導(dǎo)電部42，所述第二導(dǎo)電部42材料為與N-外延層20形成肖特基接觸的惰性金屬，所述柵絕緣層不連續(xù)，所述第一導(dǎo)電部41通過柵絕緣層與N-外延層20隔離，所述第二導(dǎo)電部42與N-外延層20接觸，所述第一導(dǎo)電部41個數(shù)不少于兩個，所述第二導(dǎo)電部42個數(shù)不少于一個，所述溝槽30頂端與底端填充的導(dǎo)電介質(zhì)40屬于第一導(dǎo)電部41。

圖1以兩個第一導(dǎo)電部41以及一個第二導(dǎo)電部42為例進行說明，所述第一導(dǎo)電部41材料與第二導(dǎo)電部42材料以及陽極金屬層60材料可以相同，也可以不同。

本發(fā)明實施例低功率溝槽式肖特基整流器件，施加正向偏壓時，由于溝槽30內(nèi)第二導(dǎo)電部42與N-外延層20形成的肖特基接觸正向偏置，電流可通過溝槽30內(nèi)的第二導(dǎo)電部42流入N-外延層20，增加了肖特基接觸面積，降低了正向?qū)▔航?，施加反向偏壓時，溝槽30內(nèi)第二導(dǎo)電部42與N-外延層20形成的肖特基接觸反向偏置，防止漏電，第一導(dǎo)電部41、柵絕緣層50以及N-外延層20形成MOS電容結(jié)構(gòu)，由于溝槽30為斜溝槽，相鄰的第一導(dǎo)電部MOS耗盡層容易相連，耗盡中間第二導(dǎo)電部附近N-外延層20，增加抗擊反向電壓能力。

本發(fā)明實施例低功率溝槽式肖特基整流器件的制造方法，包括以下步驟：

(1)在N+單晶硅襯底10上形成N-外延層20，通過硬質(zhì)掩膜版刻蝕N-外延層20，形成溝槽30，溝槽30形狀為斜溝槽；

在高摻雜的N+單晶硅襯底10上外延生長，形成低摻雜的N-外延層20。

(2)在溝槽30內(nèi)壁形成柵絕緣層50，沉積第一導(dǎo)電部41材料，部分填充溝槽30，形成第一導(dǎo)電部41；

所述柵絕緣層50材料可為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，可通過外延生長工藝形成。

本發(fā)明實施例沉積第一導(dǎo)電部41材料時通過掩膜以及選擇性沉積的工藝在溝槽30內(nèi)形成第一導(dǎo)電部41。

(3)以硬質(zhì)掩膜版以及溝槽30內(nèi)第一導(dǎo)電部41為掩膜，刻蝕柵絕緣層30，至柵絕緣層30與第一導(dǎo)電部41高度相同，沉積第二導(dǎo)電部42材料，部分填充溝槽30，形成第二導(dǎo)電部42；

所述硬質(zhì)掩膜版可以選擇第(1)步的硬質(zhì)掩膜版，實現(xiàn)可以實現(xiàn)精準(zhǔn)對位，并且節(jié)省工藝成本。

第一導(dǎo)電部作為刻蝕掩膜柵絕緣層30的掩膜，可選擇與柵絕緣層30刻蝕性能差異較大的、導(dǎo)電性良好的金屬。

(4)循環(huán)重復(fù)(2)、(3)步至填滿溝槽，溝槽30頂端填充的導(dǎo)電介質(zhì)40屬于第一導(dǎo)電部41；

本發(fā)明實施例低功率溝槽式肖特基整流器件有兩個第一導(dǎo)電部41以及一個第二導(dǎo)電部42時，該步驟只需重復(fù)步驟(2)，在溝槽30內(nèi)壁形成柵絕緣層50，沉積第一導(dǎo)電部41材料，填滿溝槽30，形成第一導(dǎo)電部41；

(5)形成陽極金屬層60。

在N-外延層20以及填滿后的溝槽30區(qū)域上沉積陽極金屬層60材料，形成陽極金屬層60。