本發(fā)明屬于超結(jié)功率場(chǎng)效應(yīng)管技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)：

高壓超結(jié)功率器件的技術(shù)目前主要有兩種：1）以Infineon和ST為代表的多次外延和注入技術(shù)。2）以Toshiba和華虹宏力為代表的溝槽回填技術(shù)。因?yàn)槌Y(jié)單位面積的導(dǎo)通電阻相比傳統(tǒng)的高壓平面功率場(chǎng)效應(yīng)管(VDMOS)小很多，因此當(dāng)電阻相同的情況下，可以采用更小的封裝?；蛘咴谕瑯有酒娣e的情況下，導(dǎo)通電阻更小，從而系統(tǒng)可以得到更高的效率。

正因?yàn)槌Y(jié)VDMOS的這些優(yōu)點(diǎn)，近幾年它在LED照明、LCD電視，智能手機(jī)充電器等領(lǐng)域內(nèi)，迅速取代傳統(tǒng)的高壓平面VDMOS。在超結(jié)功率場(chǎng)效應(yīng)管的很多應(yīng)用中，會(huì)用到其體二極管的反向恢復(fù)。但是超結(jié)VDMOS的體二極管反向恢復(fù)特性比較差，反向恢復(fù)電流比較大容易引起比較大的di/dt，導(dǎo)致管子很容易失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)及其制作方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)，該版圖結(jié)構(gòu)包括N+襯底、N外延層以及在N外延層上形成的P+區(qū)域，所述P+區(qū)域由若干個(gè)矩形p-pillar構(gòu)成并且相鄰兩個(gè)矩形p-pillar之間設(shè)置有間距，所述間距的區(qū)域內(nèi)勢(shì)壘金屬Ti在p-pillar之間的N外延層形成肖特基接觸，構(gòu)成肖特基二極管。

上述方案中，所述P+區(qū)域與 contact區(qū)域的第一交疊區(qū)域進(jìn)行Pplus注入，并且所述交疊區(qū)域在Ti/TiN/AlCu的淀積后形成歐姆接觸。

上述方案中，所述間距內(nèi)N外延層與contact區(qū)域的第二交疊區(qū)域在Ti/TiN/AlCu的淀積后形成肖基特接觸。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1：在N+襯底上形成N外延層；

步驟2：對(duì)N外延層進(jìn)行注入或者溝槽刻蝕和回填形成形成由若干個(gè)矩形p-pillar構(gòu)成的P+區(qū)域；

步驟3：body 注入并退火；

步驟4：Poly gate淀積并回刻；

步驟5：nsource注入和退火；

步驟6：層間介質(zhì)淀積；

步驟7：contact區(qū)域的刻蝕；

步驟8：通過(guò)光刻版在P+區(qū)域與contact區(qū)域注入pplus，在P+區(qū)域表面形成歐姆接觸；

步驟9：進(jìn)行Ti/TiN/AlCu的淀積和光刻，勢(shì)壘金屬Ti/TiN/AlCu在相鄰矩形結(jié)構(gòu)之間的N外延層形成肖特基接觸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的超結(jié)VDMOS的體二極管正向壓降會(huì)比傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管正向壓降更低，從而降低器件的開(kāi)通損耗；本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管反向恢復(fù)電流峰值更小，使得體二極管的di/dt變小，從而減少器件的失效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)的局部放大圖；

圖3為圖2的X方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖2的Y方向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明700V超結(jié)VDMOS產(chǎn)品的反向仿真擊穿情況；

圖6為本發(fā)明的超結(jié)VDMOS體二極管和傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的仿真I-V曲線圖；

圖7為本發(fā)明的超結(jié)VDMOS體二極管反向恢復(fù)特性和傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管情況對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該版圖結(jié)構(gòu)包括N+襯底、N外延層（N-EPI）以及在N外延層上形成的P+區(qū)域，所述P+區(qū)域由若干個(gè)矩形p-pillar構(gòu)成并且相鄰兩個(gè)矩形p-pillar之間設(shè)置有間距，所述間距的區(qū)域內(nèi)勢(shì)壘金屬在p-pillar之間的N外延層形成肖特基接觸，構(gòu)成肖特基二極管。

如圖2所示，所述P+區(qū)域與contact區(qū)域的第一交疊區(qū)域進(jìn)行Pplus注入，并且所述交疊區(qū)域在Ti/TiN/AlCu的淀積后形成歐姆接觸。

所述間距內(nèi)N外延層與contact區(qū)域的第二交疊區(qū)域在Ti/TiN/AlCu的淀積后形成肖基特接觸。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種集成肖特基二極管的超結(jié)功率VDMOS的版圖結(jié)構(gòu)的制作方法，該方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1：在N+襯底上形成N外延層；

步驟2：對(duì)N外延層進(jìn)行注入或者溝槽刻蝕和回填形成形成由若干個(gè)矩形p-pillar構(gòu)成的P+區(qū)域；

步驟3：body 注入并退火；

步驟4：Poly gate淀積并回刻；

步驟5：nsource注入和退火；

步驟6：層間介質(zhì)淀積；

步驟7：contact區(qū)域的刻蝕；

步驟8：通過(guò)光刻版在P+區(qū)域與contact區(qū)域注入pplus，在P+區(qū)域表面形成歐姆接觸；

步驟9：進(jìn)行Ti/TiN/AlCu的淀積和光刻，勢(shì)壘金屬Ti在相鄰矩形結(jié)構(gòu)之間的N外延層形成肖特基接觸。

最后形成的器件在X方向結(jié)構(gòu)如圖3所示，在Y方向上截面結(jié)構(gòu)如圖4所示。

當(dāng)器件的漏極上加上高的反壓時(shí)，相鄰的矩形p-pillar和N-EPI耗盡形成超結(jié)，器件的反向漏電比較低。當(dāng)超結(jié)VDMOS的體二極管正向偏置時(shí)，實(shí)際上此時(shí)的體二極管是p-pillar/N-EPI 結(jié)二極管（P/N結(jié)二極管）和肖特基二極管的并聯(lián)，其特性由兩者共同決定，特別是在正向壓降較低時(shí)，這個(gè)肖特基管起主要作用。肖特基二極管與普通的P/N結(jié)二極管相比其特點(diǎn)是正向?qū)▔航递^低、正向?qū)娏鞔?、速度快，肖特基二極管的引入，會(huì)使得超結(jié)VDMOS體二極管的特性有明顯的改善：因?yàn)樾ぬ鼗O管起了作用，正向電流相同的情況下，本發(fā)明的超結(jié)VDMOS的體二極管正向壓降會(huì)比傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管正向壓降更低，從而降低器件的開(kāi)通損耗；本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管反向恢復(fù)特性和傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管情況對(duì)比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管反向恢復(fù)電流峰值更小，使得體二極管的di/dt變小，從而減少器件的失效率。

本發(fā)明中以700V超結(jié)VDMOS產(chǎn)品為例，對(duì)本發(fā)明的超結(jié)VDMOS及傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS分別仿真一個(gè)原胞的體二極管來(lái)做對(duì)比說(shuō)明：圖5為本發(fā)明700V超結(jié)VDMOS產(chǎn)品的反向仿真擊穿情況，仿真擊穿電壓可以達(dá)到800V，可以滿足700V產(chǎn)品對(duì)擊穿電壓的需求。圖6為本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管和傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的仿真I-V曲線，可以從圖中看出：正向電流都為5e-7A的時(shí)候，本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的正向壓降為0.51V，而傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管正向壓降為0.61V，即正向電流相同的情況下本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管正向?qū)▔航蹈?。圖7為本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管反向恢復(fù)特性和傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管情況對(duì)比，可以看出，本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的反向恢復(fù)電流峰值為6.1A，而傳統(tǒng)的線性原胞設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的反向恢復(fù)電流峰值為10.1A，本發(fā)明設(shè)計(jì)的超結(jié)VDMOS體二極管的反向恢復(fù)電流更小。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。