Tmbs器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種溝槽型MOS勢皇肖特基二極管(Trench MOS Barrier Controlled Schocttky Rectifier，TMBS)器件；本發(fā)明還涉及一種TMBS器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]TMBS器件相對于平面結(jié)構(gòu)的肖特基二極管增加了溝槽柵MOSFET結(jié)構(gòu)，溝槽柵MOSFET的溝槽之間的表面才形成肖特基接觸，溝槽柵MOSFET用于在肖特基二極管的反向偏置時(shí)對溝槽之間的N型外延層進(jìn)行橫向耗盡，從而能夠提高反向擊穿電壓，這樣也能夠采用更高摻雜濃度或更薄的N型外延層，從而能降低器件的正向?qū)娮枰约罢驅(qū)妷?VF)0
[0003]正向?qū)妷旱慕档陀兄谔岣咂骷男阅?，如何在現(xiàn)有器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的降低器件的正向?qū)妷簽楸旧暾埖难芯空n題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種TMBS器件，能降低器件的正向?qū)妷?、提高器件的性能。為此，本發(fā)明還提供一種TMBS器件的制造方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的TMBS器件包括:
[0006]N型半導(dǎo)體襯底，在所述N型半導(dǎo)體襯底上形成有N型外延層。
[0007]在所述N型外延層中形成有多個(gè)溝槽，在各所述溝槽中的內(nèi)部表面形成有柵介質(zhì)層，在形成有所述柵介質(zhì)層的各所述溝槽中填充有多晶硅柵。
[0008]在各所述溝槽外的所述N型外延層表面形成有可控晶格缺陷，所述可控晶格缺陷的密度和深度能夠調(diào)整。
[0009]在所述可控晶格缺陷表面形成有肖特基金屬接觸，通過調(diào)整所述可控晶格缺陷的密度和深度來降低TMBS器件的正向?qū)妷骸?br>[0010]正面金屬層覆蓋在所述肖特基金屬接觸和所述多晶硅柵表面，所述正面金屬層引出正極。
[0011]在所述N型半導(dǎo)體襯底的背面形成有背面金屬層，所述背面金屬層引出負(fù)極。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述N型半導(dǎo)體襯底為N型硅襯底，所述N型外延層為N型硅外延層。
[0013]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述可控晶格缺陷通過硅離子注入形成，通過調(diào)節(jié)所述硅離子注入的劑量調(diào)節(jié)所述可控晶格缺陷的密度，通過調(diào)節(jié)所述硅離子注入的能量調(diào)節(jié)所述可控晶格缺陷的深度。
[0014]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述娃離子注入的劑量為lel3cm—2?lel6cm—2。
[0015]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述娃離子注入的劑量為1kev?200kev。
[0016]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述N型外延層的厚度為2微米?10微米，電阻率為0.1歐姆.厘米?2歐姆.厘米。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽的深度為0.5微米?5微米。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層，所述柵介質(zhì)層的厚度為500埃米?10000埃米。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述肖特基金屬接觸為由底層的鈦和頂層的氮化鈦組成的復(fù)合膜和表面具有所述可控晶格缺陷的所述N型外延層進(jìn)行快速熱退火形成的接觸。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述復(fù)合膜的底層鈦的厚度為100埃米?300埃米，所述復(fù)合膜的頂層氮化鈦的厚度為1200埃米?8000埃米。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述快速熱退火的溫度為650°C?750°C。
[0023]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的TMBS器件的制造方法包括如下步驟:
[0024]步驟一、提供表面形成有N型外延層的N型半導(dǎo)體襯底。
[0025]步驟二、在所述N型外延層中形成多個(gè)溝槽。
[0026]步驟三、在各所述溝槽中的內(nèi)部表面形成柵介質(zhì)層，在形成有所述柵介質(zhì)層的各所述溝槽中填充多晶硅柵。
[0027]步驟四、在各所述溝槽外的所述N型外延層表面形成可控晶格缺陷，所述可控晶格缺陷的密度和深度能夠調(diào)整。
[0028]步驟五、在所述可控晶格缺陷表面形成肖特基金屬接觸，通過調(diào)整所述可控晶格缺陷的密度和深度來降低TMBS器件的正向?qū)妷骸?br>[0029]步驟六、形成正面金屬層，所述正面金屬層覆蓋在所述肖特基金屬接觸和所述多晶硅柵表面，所述正面金屬層引出正極。
[0030]步驟七、對所述N型半導(dǎo)體襯底進(jìn)行背面減薄并在減薄后的所述N型半導(dǎo)體襯底的背面形成背面金屬層，所述背面金屬層引出負(fù)極。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中所述N型半導(dǎo)體襯底為N型硅襯底，所述N型外延層為N型硅外延層。
[0032]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中形成所述溝槽包括如下分步驟:
[0033]步驟21、在所述N型外延層表面形成硬質(zhì)掩模層。
[0034]步驟22、在所述硬質(zhì)掩模層表面涂布光刻膠并采用光刻工藝定義出所述溝槽的形成區(qū)域。
[0035]步驟23、以所述光刻膠為掩模對所述硬質(zhì)掩模層進(jìn)行刻蝕，該刻蝕工藝將所述溝槽形成區(qū)域的所述硬質(zhì)掩模層去除、所述溝槽形成區(qū)域外的所述硬質(zhì)掩模層保留。
[0036]步驟24、去除所述光刻膠，以所述硬質(zhì)掩模層為掩模對所述N型外延層進(jìn)行刻蝕形成各所述溝槽。
[0037]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述可控晶格缺陷通過硅離子注入形成，通過調(diào)節(jié)所述硅離子注入的劑量調(diào)節(jié)所述可控晶格缺陷的密度，通過調(diào)節(jié)所述硅離子注入的能量調(diào)節(jié)所述可控晶格缺陷的深度。
[0038]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述娃離子注入的劑量為lel3cm—2?lel6cm—2。
[0039]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述娃離子注入的劑量為1kev?200kev。
[0040]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在形成所述可控晶格缺陷之前還包括如下步驟:
[0041]步驟41、采用熱氧化工藝在各所述溝槽外的所述N型外延層表面形成犧牲氧化層。
[0042]步驟42、去除所述犧牲氧化層以去除各所述溝槽外的所述N型外延層表面中的不可控晶格損傷。
[0043]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述N型外延層的厚度為2微米?10微米，電阻率為0.1歐姆.厘米?2歐姆.厘米。
[0044]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述溝槽的深度為0.5微米?5微米。
[0045]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。
[0046]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層，所述柵介質(zhì)層的厚度為500埃米?10000埃米。
[0047 ]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟五中形成所述肖特基金屬接觸的步驟為:
[0048]依次在所述可控晶格缺陷表面形成底層的鈦和頂層的氮化鈦，底層的鈦和頂層的氮化鈦組成復(fù)合膜。
[0049]進(jìn)行快速熱退火工藝使所述復(fù)合膜和表面具有所述可控晶格缺陷的所述N型外延層相接觸形成所述肖特基金屬接觸。
[0050]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述復(fù)合膜的底層鈦的厚度為100埃米?300埃米，所述復(fù)合膜的頂層氮化鈦的厚度為1200埃米?8000埃米。
[0051 ]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述快速熱退火的溫度為650°C?750°C。
[0052]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中采用光刻刻蝕對所述正面金屬層進(jìn)行圖形化形成所述正極。
[0053]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述正面金屬層的圖形化之后進(jìn)行氫氣退火工藝來做合金化。
[0054]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述合金化的氫氣退火溫度為400攝氏度?450攝氏度，時(shí)間為15分鐘?90分鐘。
[0055]本發(fā)明通過在溝槽之間的N型外延層表面引