本發(fā)明涉及電子元器件領(lǐng)域，尤其涉及一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器及其制造方法。

背景技術(shù)：

溝槽型肖特基整流器TMBS通常采用接近于工藝限制的小尺寸溝槽結(jié)構(gòu)（溝槽寬度和深度）以充分利用有源區(qū)面積和電流通路。首先，在外延層上刻蝕溝槽，隨后是熱生長或者淀積一定厚度的二氧化硅于溝槽側(cè)壁和底部；摻雜多晶填充并回刻至溝槽頂部臺階高度后，剩余多晶佇立于溝槽內(nèi)二氧化硅之間，形貌上類似于英文字母“I”；最后是勢壘金屬淀積或濺射、退火、傳導(dǎo)金屬淀積等。一般地，完成這類器件制造需要三層掩膜。多晶（POLY）可以形成多種結(jié)構(gòu)，包括T型多晶結(jié)構(gòu)，簡稱為T-POLY結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)溝槽型肖特基整流器TMBS，由于結(jié)構(gòu)與外延層電阻率的制約，作為兩項主要性能指標(biāo)的正向壓降與反向耐壓的優(yōu)化空間受到較大限制，不利于充分發(fā)揮此類器件的優(yōu)勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器及制造方法，在高反向偏置下，增加了的電勢縱向降落空間，改善了溝槽底部拐角附近和氧化物內(nèi)部的電場分布以及減小勢壘金屬附近電場強(qiáng)度。。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是：一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器，包括外延層，所述外延層上沿橫向間隔刻蝕形成若干個縱向的溝槽，其特征在于，所述溝槽自外延層的上表面向下延伸，所述外延層的厚度為D，其中D大于0，所述溝槽的深度為；每個溝槽的底部以及兩內(nèi)側(cè)壁均設(shè)有絕緣介質(zhì)，位于兩內(nèi)側(cè)壁的絕緣介質(zhì)呈上窄下寬的臺階狀；每個溝槽內(nèi)淀積有多晶，所述多晶呈T型結(jié)構(gòu)且與所述絕緣介質(zhì)緊密貼合，所述多晶由上下設(shè)置于溝槽內(nèi)的橫向肩部和縱向延伸部組成；所述橫向肩部的厚度為溝槽深度的三分之一至二分之一；所述縱向延伸部的上表面位于橫向肩部的下表面，所述縱向延伸部的下表面延伸至位于底部的絕緣介質(zhì)處。

進(jìn)一步的，所述外延層的摻雜材料為硅，并且硅的電阻率為0.48～0.72 ohm.cm。

進(jìn)一步的，所述絕緣介質(zhì)為二氧化硅。

進(jìn)一步的，所述外延層上覆有介質(zhì)層。

本發(fā)明還提供一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器的制造方法，包括以下步驟：

步驟S1：在外延層上沿橫向間隔刻蝕形成若干個縱向的溝槽，所述溝槽自外延層的上表面向下延伸，設(shè)定所述外延層的厚度為D，其中D大于0，所述溝槽的深度為；

步驟S2：在每個溝槽的底部以及兩內(nèi)側(cè)壁熱生長或淀積有絕緣介質(zhì)；

步驟S3：在每個溝槽內(nèi)淀積有多晶并且回刻至每個溝槽深度的三分之一至二分之一處，形成多晶臺階；

步驟S4：刻蝕位于每個溝槽兩側(cè)壁的絕緣介質(zhì)形成下部絕緣介質(zhì)，使得下部絕緣介質(zhì)的上表面與多晶臺階的上表面平齊；

步驟S5：刻蝕去掉多晶臺階，并在每個溝槽兩側(cè)壁下部絕緣介質(zhì)的上表面以上熱生長有上部絕緣介質(zhì)，所述上部絕緣介質(zhì)的厚度小于下部絕緣介質(zhì)的厚度，并且上部絕緣介質(zhì)的上表面與外延層上表面平齊；

步驟S6：在每個溝槽內(nèi)重新淀積多晶并且回刻至外延層上表面，此時在每個溝槽內(nèi)形成T型多晶結(jié)構(gòu)；

步驟S7：分別在外延層的上表面和下表面依次淀積勢壘金屬和傳導(dǎo)金屬。

進(jìn)一步的，在所述步驟S1中，通過干法刻蝕形成溝槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：由于具有深溝槽的肖特基勢壘器件能夠有效改善反向耐壓性能，尤其是對于相對較高摻雜濃度的半導(dǎo)體材料，例如硅，在提高擊穿電壓的同時，顯著降低器件正向壓降。本發(fā)明提供的肖特基整流器通過深槽和T型多晶結(jié)構(gòu)用于改善反向偏置下溝槽底部拐角附近的電場分布以及減小勢壘金屬與半導(dǎo)體界面附近電場強(qiáng)度。在T型多晶結(jié)構(gòu)（即T-POLY結(jié)構(gòu)）與溝槽側(cè)壁和底部之間是熱生長或淀積絕緣介質(zhì)，其中絕緣介質(zhì)為二氧化硅。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明實施例的肖特基整流器溝槽刻蝕后的截面圖之一部分。

圖2是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成溝槽填充絕緣介質(zhì)的一個晶胞。

圖3是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成溝槽填充多晶并回刻的晶胞；

圖4是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成絕緣介質(zhì)回刻至下部絕緣介質(zhì)后的晶胞；

圖5是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成多晶剝離并且熱氧化生成上部絕緣介質(zhì)后的晶胞；

圖6是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成多晶填充并回刻的晶胞；

圖7是本發(fā)明實施例的肖特基整流器完成勢壘金屬淀積以及傳導(dǎo)金屬淀積后的晶胞；

圖8是本發(fā)明實施例為包含一個完整T-POLY結(jié)構(gòu)的肖特基整流器的另一視角。

圖中：1-外延層；11-介質(zhì)層；12-溝槽；2-絕緣介質(zhì)；20-上部絕緣介質(zhì)；21-下部絕緣介質(zhì)；3-多晶；30-橫向肩部；31-縱向延伸部；32-多晶臺階；4-傳導(dǎo)金屬。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖8所示，本發(fā)明實施例提供一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器，包括外延層1，所述外延層1上沿橫向間隔刻蝕形成若干個縱向的溝槽12，其特征在于，所述溝槽12自外延層1的上表面向下延伸，所述外延層1的厚度為D，其中D大于0，所述溝槽12的深度為；每個溝槽12的底部以及兩內(nèi)側(cè)壁均設(shè)有絕緣介質(zhì)2，位于兩內(nèi)側(cè)壁的絕緣介質(zhì)2呈上窄下寬的臺階狀；每個溝槽12內(nèi)淀積有多晶3，所述多晶3呈T型結(jié)構(gòu)且與所述絕緣介質(zhì)2緊密貼合，所述多晶3由上下設(shè)置于溝槽12內(nèi)的橫向肩部30和縱向延伸部31組成，所述橫向肩部30的上表面與外延層1的上表面平齊，下表面延伸至縱向延伸部31的上表面，所述橫向肩部30的厚度為溝槽12深度的三分之一至二分之一；所述縱向延伸部31的上表面位于橫向肩部30的下表面，下表面延伸至位于底部的絕緣介質(zhì)2處。所述外延層1的電阻率接近或者低于傳統(tǒng)淺槽肖特基勢壘器件外延層材料電阻率的二分之一。

從上述可知，本發(fā)明的有益效果在于：相對于傳統(tǒng)的TMBS器件（TMBS：溝槽12金屬氧化物半導(dǎo)體勢壘肖特基整流器），本發(fā)明采用高摻雜的外延層1，用于減低正向壓降，本發(fā)明外延層1摻雜材料的電阻率接近或小于傳統(tǒng)TMBS外延摻雜材料的電阻率的二分之一，100V TMBS傳統(tǒng)電阻率1.2ohm.cm，本發(fā)明外延層1的電阻率為0.5ohm.cm，摻雜材料為外延硅。采用深溝槽12結(jié)構(gòu)，溝槽12的深度接近外延層1厚度的二分之一，以增加高反向偏置下的電勢縱向降落空間，溝槽12寬度取決于絕緣介質(zhì)2的厚度和由工藝能力限制的多晶3填充最小寬度。由于高摻雜外延層1的存在，溝槽12內(nèi)需填充較厚的絕緣介質(zhì)2，以減緩底部拐角和絕緣介質(zhì)2氧化物內(nèi)部的電勢降落。溝槽12上部1/3至1/2處的絕緣介質(zhì)2需要被刻蝕去除，然后熱氧化在該處溝槽12側(cè)壁生成較薄上部絕緣介質(zhì)2。經(jīng)多晶3淀積和回刻，形成T型多晶結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)耐壓和減小肖特基接觸界面附近電場強(qiáng)度。

在本實施例中，所述絕緣介質(zhì)2為二氧化硅。

在本實施例中，所述外延層1上覆有硅介質(zhì)層11。

本發(fā)明還提供一種具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽12型MOS肖特基整流器的制造方法，包括以下步驟：

步驟S1：在外延層1上沿橫向間隔刻蝕形成若干個縱向的溝槽12，所述溝槽12自外延層1的上表面向下延伸，設(shè)定所述外延層1的厚度為D，其中D大于0，所述溝槽12的深度為，如圖1所示；

步驟S2：在每個溝槽12的底部以及兩內(nèi)側(cè)壁熱生長或淀積有絕緣介質(zhì)2，如圖2所示；

步驟S3：在每個溝槽12內(nèi)淀積有多晶3并且回刻至每個溝槽12深度的三分之一至二分之一處，形成多晶臺階32，如圖3所示；

步驟S4：刻蝕位于每個溝槽12兩側(cè)壁的絕緣介質(zhì)2形成下部絕緣介質(zhì)2，使得下部絕緣介質(zhì)2的上表面與多晶臺階32的上表面平齊，如圖4所示；

步驟S5：刻蝕去掉多晶3臺階，并在每個溝槽12兩側(cè)壁下部絕緣介質(zhì)21的上表面以上熱生長有上部絕緣介質(zhì)20，所述上部絕緣介質(zhì)20的厚度小于下部絕緣介質(zhì)21的厚度，并且上部絕緣介質(zhì)20的上表面與外延層1上表面平齊，如圖5所示；

步驟S6：在每個溝槽12內(nèi)重新淀積多晶3并且回刻至外延層1上表面，此時在每個溝槽12內(nèi)形成T型多晶結(jié)構(gòu)，如圖6所示；

步驟S7：分別在外延層1的上表面和下表面依次淀積勢壘金屬和傳導(dǎo)金屬4，如圖7-8所示。

在本實施例中，在所述步驟S1中，通過干法刻蝕形成溝槽12。在外延層1上覆有硅介質(zhì)層11，便于通過干法刻蝕形成溝槽12。

綜上所述，本發(fā)明提供的具有深槽和T-POLY結(jié)構(gòu)的溝槽型MOS肖特基整流器及制造方法，通過深溝槽和T型多晶結(jié)構(gòu)，改善了反向偏置下溝槽底部拐角附近的電場分布以及減小勢壘金屬附近電場強(qiáng)度。

本發(fā)明提供的上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。