專利名稱：集成有肖特基二極管的功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施例涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及集成有肖特基二極管的高壓晶體管器件。
背景技術(shù)：
在電源管理電路中經(jīng)常需要用到這樣的功率器件，其包括功率晶體管以及與該功率晶體管集成一體的肖特基二極管。圖IA簡要示意出一種功率轉(zhuǎn)換電路100，該功率轉(zhuǎn)換電路100基于包含有功率晶體管101以及與該功率晶體管串聯(lián)的肖特基二極管103的功率器件PT而構(gòu)建，用于將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vo。其中，功率器件101可以包括，例如結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)，其具有柵極(G)，該柵極G連接至電氣地。因此，無需再為JFET的柵極提供復(fù)雜的控制電路。然而，JFET是“常開”器件，其可以雙向?qū)娏?，即其既可以從漏極(D)到源極(S)導(dǎo)通電流，也可以從源極(S)到漏極(D)導(dǎo)通電流。因此，如果沒有肖特基二極管103，當輸出電壓Vo大于輸入電壓Vin時，將有電流反向地從輸出No 灌入輸入Vin，而這種從輸出No到輸入Vin的電流反灌是需要避免的。肖特基二極管103正是用于阻止這種從輸出Vo到輸入Vin的電流反灌。圖IB示出了流經(jīng)肖特基二極管103和JFET 101的電流Iin與輸入電壓Vin的關(guān)系曲線示意圖，在JFET 101的柵極G和源極S均接電氣地的情況下。由圖IB可見，當輸入電壓Vin高于肖特基二極管103的正向?qū)妷篤f時，電流Iin從輸入Vin經(jīng)由正向偏置的肖特基二極管103以及常開的JFET 101流向輸出Vo。當Vin進一步增大，例如，增大到JFET 101的夾斷電壓VP，則JFET 101將被夾斷，從而使得電流Iin幾乎保持穩(wěn)定，不再隨Vin的增大而增大。在典型應(yīng)用中，輸出Vo并不一定接電氣地，而是通常連接到下級電路，以為下級電路提供能量。在這種情況下，Vo將隨著Vin增大而增大，直到Vin增大到JFET101的夾斷電壓VP，Vo將幾乎保持穩(wěn)定不變。因此，JFET 101用于從輸入Vin向下級電路提供能量，同時可以保護下級電路不受高壓損壞，例如，輸入電壓Vin高于Vp時，即便輸入電壓Vin繼續(xù)增大，提供給下級電路的輸出電壓Vo也不再隨輸入電壓增大而增大。當然，若輸入電壓增大到超過JFET 101的正向擊穿電壓Vbf時，將有很大的電流從Vin流向JFET101的柵極和/或Vo。由圖IB還可見，若輸入電壓Vin相對于輸出電壓Vo為負值，即Vin小于Vo時，流經(jīng)肖特基二極管103和JFET 101的電流Iin變成一個從輸出Vo流向輸入Vin的泄漏電流1_。當輸入電壓Vin相對于輸出電壓Vo負的值超過肖特基二極管103的擊穿電壓Vbk時，將有很大的電流從Vo流向Vin。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的功率器件200的縱向剖面示意圖。該功率器件200集成有JFET 202和肖特基二極管204。該功率器件200形成于P型襯底206上。N型阱區(qū)208形成于P型襯底206中。JFET 202和肖特基二極管204共用該P型襯底206及N型阱區(qū)208。P型摻雜區(qū)210形成于N型阱區(qū)208中，用作JFET 202的柵區(qū)；P+重摻雜區(qū)212形成于P型摻雜區(qū)210中，用作柵區(qū)210的歐姆接觸。圖2所示的功率器件200中，N型阱區(qū)208的位于柵區(qū)210左側(cè)的部分形成JFET 202的漏區(qū)，N型阱區(qū)208的位于柵區(qū)210右側(cè)的部分形成JFET 202的源區(qū)。N+重摻雜區(qū)214形成于N型阱區(qū)208的位于柵區(qū)210右側(cè)的部分中，用作JFET 202源區(qū)的歐姆接觸。漏極金屬216、柵極金屬218以及源極金屬220形成于功率器件200的上表面上，并且分別與JFET 202的漏區(qū)、P+重摻雜區(qū)212以及N+重摻雜區(qū)214耦接，分別用作功率器件200的漏電極D、柵電極G和源電極S。肖特基二極管204包括陰極208和陽極216，分別與JFET 202共用N型阱區(qū)208和漏極金屬216。肖特基二極管204還進一步包括P+重摻雜區(qū)222,形成于肖特基二極管204的左右兩側(cè)。P+重摻雜區(qū)222用于形成融合肖特基二極管(merged Schottky Diode),從而降低肖特基二極管204的反向泄漏電流。若沒有P+重摻雜區(qū)222，肖特基二極管204的反向泄漏電流將較高而不能被接受。然而，P+重摻雜區(qū)222可能在功率器件200的導(dǎo)通狀態(tài)及肖特基二極管204正向?qū)ǖ那闆r下引起一些問題。事實上，功率器件200中存在寄生的雙極型結(jié)型晶體管(BJT)，該BJT分別以P+重摻雜區(qū)222、N型阱區(qū)208和P型襯底206為發(fā)射極、基極和集電極。在較大的正向?qū)娏飨?，P+重摻雜區(qū)222和N型阱區(qū)208之間的結(jié)可能正向偏置，使得該寄生BJT導(dǎo)通。在這種情況下，載流子將可能注入襯底206中，對與功率器件200共同集成在·襯底206上的其它電路造成影響，這是所不希望的。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本實用新型的實施例提供一種功率器件及其制造方法。在本實用新型的一個方面，提出了一種功率器件，包括半導(dǎo)體襯底以及形成于所述半導(dǎo)體襯底上的功率晶體管、溝槽阻隔體和肖特基二極管。其中，所述功率晶體管形成于所述半導(dǎo)體襯底中，并且包括漏區(qū)、源區(qū)、柵區(qū)以及耦接所述漏區(qū)的漏極金屬；所述溝槽阻隔體，形成于所述功率晶體管的漏區(qū)中，并且包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區(qū)的一部分隔開；所述肖特基二極管，形成于所述第一溝槽和第二溝槽之間，具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區(qū)的一部分。根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽采用導(dǎo)電材料填充，所述導(dǎo)電材料通過介電材料與所述功率晶體管的漏區(qū)隔離。根據(jù)本實用新型的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導(dǎo)電材料接觸。根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側(cè)壁覆蓋有所述介電材料。在本實用新型的另一方面，提出了一種功率器件，包括半導(dǎo)體襯底，具有第一導(dǎo)電類型；阱區(qū)，形成于所述半導(dǎo)體襯底中，并且具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型；柵區(qū)，形成于所述阱區(qū)中，并且具有所述的第一導(dǎo)電類型；第一溝槽和第二溝槽，形成于位于所述柵區(qū)一側(cè)的所述阱區(qū)中，并且由所述阱區(qū)的一部分隔開；以及漏極金屬，與將所述第一溝槽和第二溝槽隔開的那部分阱區(qū)接觸，形成金屬半導(dǎo)體接觸。根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽采用導(dǎo)電材料填充，所述導(dǎo)電材料通過介電材料與所述阱區(qū)隔離。根據(jù)本實用新型的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導(dǎo)電材料接觸。根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側(cè)壁，并且所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側(cè)壁覆蓋有所述介電材料。根據(jù)本實用新型的實施例，所述阱區(qū)包括漏區(qū)和源區(qū)，其中，所述柵區(qū)位于所述漏區(qū)和所述源區(qū)之間。根據(jù)本實用新型的實施例，所述功率器件進一步包括柵歐姆接觸區(qū)，形成于所述柵區(qū)中，并具有所述的第一導(dǎo)電類型；及源歐姆接觸區(qū)，形成于位于所述柵區(qū)另一側(cè)的所述阱區(qū)中，并且具有所述的第二導(dǎo)電類型。根據(jù)本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽到所述柵區(qū)之間的距離大于所述柵區(qū)到所述源歐姆接觸區(qū)之間的距離。利用上述方案，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件至少具有以下的一個或多個優(yōu)點具有良好的單向?qū)娏餍阅?，即可以在需要?dǎo)通電流的方向上(正向)允許電流流通，·而在不希望導(dǎo)通電流的方向上(反向)阻止電流流通，并且反向泄漏電流較??；可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題，從而在應(yīng)用過程中，降低了對與該功率器件集成于同一襯底上的其它電路造成的影響；可以具有改善的反向擊穿電壓，并且尺寸也可能減小；可以具有不對稱的截止特性，也就是說，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件從漏區(qū)到源區(qū)和/或柵區(qū)的方向上可以承受的電壓大于從源區(qū)和/或柵區(qū)到漏區(qū)的方向上可以承受的電壓。

下面的附圖有助于更好地理解接下來對本實用新型不同實施例的描述。這些附圖并非按照實際的特征、尺寸及比例繪制，而是示意性地示出了本實用新型一些實施方式的主要特征。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本實用新型的一些實施例。為簡明起見，不同附圖中具有相同功能的相同或類似的組件或結(jié)構(gòu)采用相同的附圖
己 O圖IA示出了現(xiàn)有技術(shù)中一種功率轉(zhuǎn)換電路100的示意圖；圖IB示出了對應(yīng)于圖IA中所示功率轉(zhuǎn)換電路100的電流與輸入電壓關(guān)系曲線示意圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中集成有JFET和融合肖特基二極管的功率器件200的縱向剖面示意圖；圖3A示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的功率器件300的縱向剖面示意圖；圖3B示出了采用圖3A中所示的功率器件300構(gòu)建將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vo的轉(zhuǎn)換電路的一種不例性實施方式；圖4A-4C示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的功率器件的制造過程的示意圖。
具體實施方式
下面將詳細說明本實用新型的一些實施例。在接下來的說明中，一些具體的細節(jié)，例如實施例中的具體電路結(jié)構(gòu)、器件結(jié)構(gòu)、工藝步驟以及這些電路、器件和工藝的具體參數(shù)，都用于對本實用新型的實施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本實用新型的實施例也可以被實現(xiàn)。在本實用新型的說明書及權(quán)利要求書中，若采用了諸如“左、右、內(nèi)、外、前、后、上、下、頂、之上、底、之下”等一類的詞，均只是為了便于描述，而不表示組件/結(jié)構(gòu)的必然或永久的相對位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解這類詞在合適的情況下是可以互換的，例如，以使得本實用新型的實施例可以在不同于本說明書描繪的方向下仍可以運作。此外，“耦接”一詞意味著以直接或者間接的電氣的或者非電氣的方式連接?！耙粋€/這個/那個”并不用于特指單數(shù)，而可能涵蓋復(fù)數(shù)形式?！霸凇瓋?nèi)”可能涵蓋“在……內(nèi)/上”?！霸谝粋€實施例中/根據(jù)本實用新型的一個實施例”的用法并不用于特指同一個實施例中，當然也可能是同一個實施例中。除非特別指出，“或”可以涵蓋“和/或”的意思。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解以上對各用詞的說明僅僅提供一些示例性的用法，并不用于限定這些詞。本實用新型的實施例公開了一種集成有功率晶體管和具有溝槽的肖特基二極管
的功率器件。根據(jù)本實用新型的一個實施例，該功率器件包括半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底上的功率晶體管，其中所述功率晶體管包括漏區(qū)、源區(qū)、柵區(qū)以及耦接所述漏區(qū)的漏極金屬；形成于所述功率晶體管漏區(qū)中的溝槽阻隔體，其中所述溝槽阻隔體包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽被所述漏區(qū)的一部分隔開；以及形成于所述第一溝槽和第二溝槽之間的肖特基二極管，其中所述肖特基二極管具有陽極和陰極，所述陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述功率晶體管的所述第一溝槽和第二溝槽隔開的漏區(qū)部分。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一溝槽和第二溝槽采用導(dǎo)電材料填充，所述導(dǎo)電材料通過介電材料與所述功率晶體管的漏區(qū)隔離。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側(cè)墻，其中所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側(cè)墻覆有介電材料。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述功率晶體管的漏區(qū)金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的導(dǎo)電材料接觸。根據(jù)本實用新型各實施例的功率器件，其中具有溝槽阻隔體的肖特基二極管的反向泄漏電流很小，該肖特基二極管可以阻止電流在所述功率器件中朝不希望的方向流通，而在該功率器件希望導(dǎo)通電流的方向上施加的電壓稍大于所述肖特基二極管的正向?qū)妷?例如，O. 3V)時，該肖特基二極管正向?qū)ú⒃试S電流在該功率器件希望導(dǎo)通電流的方向上流通。因而，根據(jù)本實用新型各實施例的集成有肖特基二極管的功率器件，具有良好的單向?qū)娏餍阅埽纯梢栽谛枰獙?dǎo)通電流的方向上(正向)允許電流流通，而在不希望導(dǎo)通電流的方向上(反向)阻止電流流通，并且反向泄漏電流較小。另外，與圖I中示意出的現(xiàn)有技術(shù)中的功率器件PT不同，根據(jù)本實用新型各實施例的功率器件中不包含寄生的雙極型結(jié)型晶體管BJT。因此，根據(jù)本實用新型實施例的集成有功率晶體管和具有溝槽阻隔體的肖特基二極管的功率器件可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題，從而在應(yīng)用過程中，降低了對與該功率器件集成于同一襯底上的其它電路造成的影響。圖3A示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的功率器件300的縱向剖面示意圖。在圖3A中所示的示例性實施例中，該功率器件300包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)301、肖特基二極管303和溝槽阻隔體305。根據(jù)本實用新型的圖3A所示的示例性實施例，功率器件300具有P型襯底307，該P型襯底307可能包括P+型重摻雜襯底部分和P_型輕摻雜外延層部分。功率器件300還可以進一步包括形成于P型襯底307上的N型阱區(qū)309，以及形成于N型阱區(qū)309中的P型摻雜區(qū)311。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，所述P型摻雜區(qū)311可以作為JFET 301的柵區(qū)，所述N型阱區(qū)309的位于所述P型摻雜區(qū)311左側(cè)的部分可以作為JFET 301的漏區(qū)，而所述N型阱區(qū)309的位于所述P型摻雜區(qū)311右側(cè)的部分可以作為JFET 301的源區(qū)。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括N+型重摻雜區(qū)313，該N+型重摻雜區(qū)313形成于所述N型阱區(qū)309的位于所述P型摻雜區(qū)311右側(cè)的部分中，并且接近其上表面Al。所述N+型重摻雜區(qū)313可以用作JFET 301的源區(qū)歐姆接觸。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括P+型重摻雜區(qū)315，該P+型重摻雜區(qū)315形成于所述P型摻雜區(qū)311中，并且接近其上表面Al。所述P+型重摻雜區(qū)315可以用作JFET 301柵區(qū)的歐姆接觸。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括漏極金屬317、柵極金屬319和源極金屬321，它們分別用作功率器件300的漏電極D、柵電極G和源電極S，并且分別與所述JFET 301的漏區(qū)(所述N型阱區(qū)309的位于所述P型摻雜區(qū)311左側(cè)的部分)、柵區(qū)(P型摻雜區(qū)311)和源區(qū)(所述N型阱區(qū)309的位于所述P型摻雜區(qū)311右側(cè)的部分)耦接。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述柵極金屬319通過與所述P+型重摻雜區(qū)315接觸而耦接至所述柵區(qū)。類似地，所述源極金屬321通過與所述N+型重摻雜區(qū)313接觸而耦接至所述源區(qū)。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，JFET 301和肖特基二極管303共用P型襯底307以及N型阱區(qū)309。肖特基二極管303包括陰極和陽極，其中所述陰極包括所述N型阱區(qū)309，所述陽極包括所述漏極金屬317，從而形成金屬半導(dǎo)體接觸。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，溝槽阻隔體305鄰近所述肖特基二極管303而形成，用于阻擋肖特基二極管303的反向泄漏電流。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，溝槽阻隔體305包括第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2，該第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2形成于所述N型阱區(qū)309的用作所述JFET 301的漏區(qū)的部分中，并且被JFET 301的漏區(qū)的一部分隔開，從而該第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2分別位于所述肖特基二極管303的左側(cè)和右側(cè)。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述的第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2均具有底部和側(cè)壁，并且它們的底部和側(cè)壁覆蓋有介電材料層305d，該第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2由導(dǎo)電材料305。填充。其中所述導(dǎo)電材料305。耦接所述漏極金屬317。根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述導(dǎo)電材料305。與所述漏極金屬317部分接觸。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述介電材料層305D可以包括二氧化硅。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述導(dǎo)電材料305。可以包括摻雜的多晶硅。圖3B示出了采用圖3A中所示的功率器件300構(gòu)建將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vo的轉(zhuǎn)換電路的一種示例性實施方式。如圖3B所示，漏極金屬317耦接輸入電壓Vin，柵極金屬319耦接至電氣地，源極金屬321耦接輸出端用于輸出電壓Vo。當輸入電壓Vin大于肖特基二極管303的正向?qū)妷簳r，功率器件300開始導(dǎo)通，電流從JFET 301的漏區(qū)流向JFET 301的源區(qū)(也就是從Vin流向Vo)。由于溝槽阻隔體305形成于所述第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2中，并且填充所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2的導(dǎo)電材料305c被介電材料層305d與所述N型阱區(qū)309隔離，因此，消除或者至少減小了在功率器件300中形成寄生雙極性結(jié)型晶體管(BJT)的可能性。更進一步的，介電材料層305d阻止了從導(dǎo)電材料305。向N型阱區(qū)309的載流子注入，從而消除或者至少減小了由寄生BJT引起的載流子注入襯底307的問題。因此，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件300，其集成有JFET 301和具有溝槽阻隔體305的肖特基二極管303，該功率器件300在導(dǎo)通狀態(tài)及肖特基二極管303正向偏置(導(dǎo)通)的情況下，載流子注入襯底307的可能性被消除或者至少降低了。在另一方面，當輸出電壓Vo大于輸入電壓Vin時，肖特基二極管303從正向偏置轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚱?。由于只有電子參與形成電流，肖特基二極管303的反向恢復(fù)時間很短。當肖特基二極管303的陰極到陽極的電壓隨著Vo的增大而不斷增大時，在所述第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2周圍的N型阱區(qū)309中將開始形成耗盡區(qū)323。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施方式，所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2的距離被設(shè)置為使得在所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2周圍分別形成的耗盡區(qū)323在相對較低的肖特基二極管303反向偏置電壓(例如1疒10V)下融合。在所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2周圍分別形成的耗盡區(qū)323相互融合后，肖特基二極管陰極(309)到陽極(317)的電壓基本保持穩(wěn)定，從而使 肖特基二極管303受蔽護而不受輸出電壓Vo繼續(xù)增大將對其造成的損害。因此，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件300中，溝槽阻隔體305不僅有益于降低所述肖特基二極管303的反向泄漏電流，而且有助于使所述肖特基二極管303在具有相對較小的陰極區(qū)域的情況下，便可以具有較高的反向擊穿電壓。因而也有助于提高功率器件300的擊穿電壓，并降低功率器件300的尺寸。另一方面，溝槽阻隔體305還有助于消除或者至少減小在功率器件300中形成寄生BJT的可能性，從而消除或者至少在很大程度上減小了不必要的載流子向功率器件300的襯底307注入的可能性。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，功率器件300具有不對稱的截止特性，也就是說，功率器件300從漏電極317到源電極321和/或柵電極319的方向上可以承受的電壓大于從源電極321和/或柵電極319到漏電極317的方向上可以承受的電壓。為了實現(xiàn)這種不對稱的截止特性，根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，位于溝槽阻隔體305到柵區(qū)311之間的N型阱區(qū)309部分的寬度(例如圖3Α中的Wl)大于位于柵區(qū)311到源區(qū)歐姆接觸313之間的N型阱區(qū)309部分的寬度(例如圖3Α中的W2)，W1>W2。以上基于圖3Α和圖3Β對根據(jù)本實用新型各實施例的功率器件300進行了說明，雖然在上述說明中，功率器件300示例性地包括JFET 301，與肖特基二極管303和溝槽隔離體305集成。然而上述對本實用新型各實施例的示例性說明并不用于對本實用新型進行限定，根據(jù)本實用新型的變形實施例及實施方式，功率器件300還可能包括其它類型的功率晶體管，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)、雙極型結(jié)型晶體管(BJT)等代替前述各實施例中的JFET 301與所述肖特基二極管303及溝槽阻隔體305集成。根據(jù)本實用新型各實施例及其變形實施方式的功率器件的有益效果不應(yīng)該被認為僅僅局限于以上所述的。根據(jù)本實用新型各實施例的這些及其它有益效果可以通過閱讀本實用新型的詳細說明及研究各實施例的附圖被更好地理解。圖4A-4C示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的制造集成有功率晶體管和溝槽阻隔肖特基二極管的功率器件的制造過程的示意圖。首先，如圖4Α所示，提供半導(dǎo)體襯底402，并在接下來的步驟中在所述半導(dǎo)體襯底402上形成功率晶體管404。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述半導(dǎo)體襯底402可以包括P型半導(dǎo)體襯底。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述半導(dǎo)體襯底402可以包括P+重摻雜半導(dǎo)體襯底層和形成于該P+重摻雜半導(dǎo)體襯底層上的P_輕摻雜半導(dǎo)體外延層。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述功率晶體管404可以包括N溝道JFET。形成所述N溝道JFET 404的步驟可以包括在所述半導(dǎo)體襯底402上形成N型阱區(qū)406 ；以及在所述N型阱區(qū)406中形成P型柵區(qū)408。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，形成所述N溝道JFET 404的步驟可以進一步包括在所述P型柵區(qū)408中形成P+重摻雜區(qū)410 ；以及在位于所述柵區(qū)408任一側(cè)的所述N型阱區(qū)406的部分中形成N+重摻雜區(qū)412 (例如圖4A中示意為在位于所述柵區(qū)408右側(cè)的所述N型阱區(qū)406的部分中形成N+重摻雜區(qū)412)。接下來，如圖4B所示，在所述N型阱區(qū)406中形成溝槽阻隔體414。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，形成所述溝槽阻隔體414的步驟包括在位于所述柵區(qū)408沒有形成N+重摻雜區(qū)412那一側(cè)的所述N型阱區(qū)406的部分中形成第一溝槽406T1和第二溝槽406Τ2 ;在所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2的底部和側(cè)壁上均形成覆蓋介電材料層418 ；以及采用導(dǎo)電材料420填充所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2。根據(jù)本實用新型的一個 示例性實施例，所述介電材料層418包括二氧化硅。根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述導(dǎo)電材料420包括摻雜的多晶娃。下一步，如圖4C所示，在所述N型阱區(qū)406上形成介電層422，并且對該介電層422進行刻蝕以露出所述功率晶體管404柵區(qū)408的一部分(例如所述P+重摻雜區(qū)410)、所述功率晶體管404源區(qū)的一部分(例如所述N+重摻雜區(qū)412)、位于所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2之間的N型阱區(qū)406部分、以及所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2中的導(dǎo)電材料420的一部分。接著，在所述介電層422上形成金屬層424并將該金屬層424刻蝕形成漏極金屬424D、柵極金屬424e和源極金屬424s，分別用作功率晶體管404的漏電極、柵電極以及源電極，并分別耦接露出的N型阱區(qū)406部分和導(dǎo)電材料420部分、露出的所述柵區(qū)408部分和露出的所述源區(qū)部分。根據(jù)本實用新型的示例性實施例，所述漏極金屬424D、柵極金屬424e和源極金屬424s分別與露出的N型阱區(qū)406部分和導(dǎo)電材料420部分、露出的P+重摻雜區(qū)410和露出的N+重摻雜區(qū)412接觸。在這一步中，同時也形成了肖特基二極管428，位于所述所述第一溝槽406T1和第二溝槽406Τ2之間，所述漏極金屬424D用作該肖特基二極管428的陽極，所述N型阱區(qū)406用作該肖特基二極管428的陰極。以上基于圖4A-4C對根據(jù)本實用新型實施例的制造集成有功率晶體管404和具有溝槽阻隔(406)的肖特基二極管428的功率器件400的制造過程的說明，并不用于將本實用新型限制在如上所描述的各具體實施方式
中。根據(jù)本實用新型的變形實施例，所述半導(dǎo)體襯底402可以包括N型半導(dǎo)體襯底，所述功率晶體管404可以包括P溝道JFET。根據(jù)本實用新型另外的變形實施例，所述功率晶體管404可以包括其它類型的功率晶體管(例如MOSFET, BJT等)，而不僅僅局限于JFET。雖然本說明書中以集成有N溝道JFET和肖特基二極管的功率器件為例對根據(jù)本實用新型各實施例的集成有功率晶體管和肖特基二極管的功率器件及其制造過程進行了示意與描述，但這并不意味著對本實用新型的限定，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解這里給出的結(jié)構(gòu)及原理同樣適用于該功率器件中集成的功率晶體管為P溝道JFET、N溝道/溝道M0SFET、功率BJT、DMOS等高壓晶體管器件及其它類型的半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體器件的情形。雖然根據(jù)本實用新型的某些實施例，選用摻雜的多晶硅來填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽，然而這并不用于限定填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽的導(dǎo)電材料為摻雜的多晶硅。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽的導(dǎo)電材料可能包括與器件制造工藝相兼容的其它導(dǎo)電材料(例如金屬、其它半導(dǎo)體、半金屬、和/或它們的組合物)。因此，這里的“摻雜的多晶硅”意味著涵蓋了硅及除硅以外的其它導(dǎo)電材料及其組合物。因此，上述本實用新型的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本實用新型實施例的功率器件及其制造過程進行了說明，并不用于限定本實用新型的范圍。對于公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實用新型所公開的實施例的其 他變化和修改并不超出本實用新型的精神和保護范圍。
權(quán)利要求1.一種功率器件，包括 半導(dǎo)體襯底； 功率晶體管，形成于所述半導(dǎo)體襯底中，其中所述功率晶體管包括漏區(qū)、源區(qū)、柵區(qū)以及耦接所述漏區(qū)的漏極金屬； 溝槽阻隔體，形成于所述功率晶體管的漏區(qū)中，其中所述溝槽阻隔體包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區(qū)的一部分隔開；以及 肖特基二極管，形成于所述第一溝槽和第二溝槽之間，其中所述肖特基二極管具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區(qū)的一部分。
2.如權(quán)利要求I所述的功率器件，其特征在于，所述第一溝槽和第二溝槽采用導(dǎo)電材料填充，所述導(dǎo)電材料通過介電材料與所述功率晶體管的漏區(qū)隔離。
3.如權(quán)利要求2所述的功率器件，其特征在于，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導(dǎo)電材料接觸。
4.如權(quán)利要求2所述的功率器件，其特征在于所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側(cè)壁覆蓋有所述介電材料。
5.一種功率器件，包括 半導(dǎo)體襯底，具有第一導(dǎo)電類型； 阱區(qū)，形成于所述半導(dǎo)體襯底中，并且具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型； 柵區(qū)，形成于所述阱區(qū)中，并且具有所述的第一導(dǎo)電類型； 第一溝槽和第二溝槽，形成于位于所述柵區(qū)一側(cè)的所述阱區(qū)中，并且由所述阱區(qū)的一部分隔開；以及 漏極金屬，與將所述第一溝槽和第二溝槽隔開的那部分阱區(qū)接觸，形成金屬半導(dǎo)體接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的功率器件，其特征在于所述第一溝槽和第二溝槽采用導(dǎo)電材料填充，所述導(dǎo)電材料通過介電材料與所述阱區(qū)隔離。
7.如權(quán)利要求6所述的功率器件，其特征在于所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導(dǎo)電材料接觸。
8.如權(quán)利要求6所述的功率器件，其特征在于，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側(cè)壁，并且所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側(cè)壁覆蓋有所述介電材料。
9.如權(quán)利要求5所述的功率器件，其特征在于所述阱區(qū)包括漏區(qū)和源區(qū)，其中，所述柵區(qū)位于所述漏區(qū)和所述源區(qū)之間。
10.如權(quán)利要求5所述的功率器件，其特征在于進一步包括 柵歐姆接觸區(qū)，形成于所述柵區(qū)中，并具有所述的第一導(dǎo)電類型；及 源歐姆接觸區(qū)，形成于位于所述柵區(qū)另一側(cè)的所述阱區(qū)中，并且具有所述的第二導(dǎo)電類型。
11.如權(quán)利要求10所述的功率器件，其特征在于所述溝槽阻隔體到所述柵區(qū)之間的距離大于所述柵區(qū)到所述源歐姆接觸區(qū)之間的距離。
專利摘要提出了一種集成有肖特基二極管的功率器件。根據(jù)本實用新型實施例的功率器件包括功率晶體管、肖特基二極管以及溝槽阻隔體，其中所述功率晶體管具有漏區(qū)，所述肖特基二極管形成于所述漏區(qū)中，所述溝槽阻隔體形成于所述肖特基二極管附近，可以用于降低所述肖特基二極管的反向泄漏電流。根據(jù)本實用新型實施例的功率器件具有良好的單向?qū)娏餍阅埽⑶曳聪蛐孤╇娏鬏^小。另外，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件還可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題。再者，根據(jù)本實用新型實施例的功率器件還可以具有改善的反向擊穿電壓，并且尺寸也可能減小。
文檔編號H01L27/02GK202712186SQ201220319049
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者唐納徳·迪斯尼 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司