[發明專利]具有肖特基二極管的功率半導體結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201010141906.7
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN102214603A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 許修文;葉俊瑩
• 申請（專利權）人: 科軒微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/77
• 分類號: H01L21/77;H01L27/06
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 王月玲;武玉琴

技術領域

本發明涉及一種溝槽式功率半導體結構及其制造方法，特別是關于一種具有肖特基二極管(Schottky?Diode)的溝槽式半導體結構及其制造方法。

背景技術

在溝槽式功率半導體的應用領域中，越來越注重切換速度的表現，此特性的改善提升能明顯幫助高頻電路操作中的切換損失。利用肖特基二極管來改善功率半導體元件的切換損失，是一個常見的解決方法。

圖1為利用肖特基二極管SD1改善金氧半晶體管T1的切換損失的電路示意圖。如圖中所示，金氧半晶體管T1的本體二極管(bodydiode)D1并聯于肖特基二極管SD1。由于肖特基二極管SD1的啟動電壓低于本體二極管D1。因此，當金氧半晶體管T1的源漏極存在順向偏壓時，肖特基二極管SD1可避免本體二極管D1被導通(turn?on)。亦即，在此情況下，電流是由源極S經由肖特基二極管SD1流動至漏極D。

值得注意的是，相較于本體二極管D1由導通轉變為不導通(turnoff)的過程中，因為少數載子(minority?carrier)存在而會造成時間延遲，肖特基二極管SD1不具有少數載子，因此，可以避免時間延遲，而有助于改善切換損失。

發明內容

因此，本發明的主要目的是提供一種溝槽式功率半導體結構及其制造方法，可以利用既有的半導體制造方法，在制造溝槽式功率晶體管的同時制造肖特基二極管并聯于此溝槽式功率晶體管。

為達成上述目的，本發明提供一種具有肖特基二極管(schottkydiode)的功率半導體結構的制造方法。首先，形成一多晶硅層于硅基材的表面。此多晶硅層包括至少一柵極多晶硅結構與至少一第一多晶硅結構。第一多晶硅結構與柵極多晶硅結構間隔一默認距離。隨后，通過以第一多晶硅結構為屏蔽，植入摻雜物至硅基材內，以形成至少一個本體區與至少一個源極摻雜區。本體區位于柵極多晶硅結構與第一多晶硅結構之間。源極摻雜區位于本體區之內。接下來，形成一介電層覆蓋柵極多晶硅結構、第一多晶硅結構與硅基材的裸露表面。然后，形成一開口對應于該第一多晶硅結構，該開口至少貫穿該介電層。此開口的深度小于本體區的最大深度，并且，開口使本體區下方的硅基材裸露于外。隨后，于開口內填入一金屬層。

本發明并提供一種具有肖特基二極管的功率半導體結構。此溝槽式功率半導體結構包括一硅基材、至少一柵極多晶硅結構與一第一多晶硅結構、至少一本體區、至少一源極摻雜區、一介電層與一金屬層。其中，柵極多晶硅結構與第一多晶硅結構位于硅基材上方。并且，柵極多晶硅結構與第一多晶硅結構間隔一默認距離。本體區位于柵極多晶硅結構與第一多晶硅結構間的硅基材內，并且，部分該本體區位于該第一多晶硅結構的正下方，也就是與第一多晶硅結構有部分重迭。源極摻雜區位于本體區內，并且部分該源極摻雜區位于該第一多晶硅結構的正下方，也就是與第一多晶硅結構有部分重迭。介電層覆蓋柵極多晶硅結構與第一多晶硅結構。介電層中并具有一開口，向下貫穿源極摻雜區，并延伸至位于本體區下方的硅基材，源極摻雜區鄰接于開口。并且，此開口的深度小于本體區的最大深度。金屬層位于介電層上，并且填入開口內。

綜上所述，本發明既改善了高頻電路操作中的切換損失，又降低了制造成本。

關于本發明的優點與精神可以借助以下的發明詳述及所附附圖得到進一步的了解。

附圖說明

圖1為利用肖特基二極管改善金氧半晶體管的切換損失的電路示意圖；

圖2A至圖2E為本發明具有肖特基二極管的功率半導體結構的制造方法的第一實施例；

圖3A與圖3B為本發明具有肖特基二極管的功率半導體結構的制造方法的第二實施例；

圖4為本發明具有肖特基二極管(schottky?diode)的功率半導體結構的制造方法的第三實施例；

圖5A與圖5B為本發明具有肖特基二極管(schottky?diode)的功率半導體結構的制造方法的第四實施例；

圖6A至圖6E為本發明具有肖特基二極管的功率半導體結構的制造方法的第五實施例；

圖7為本發明具有肖特基二極管的功率半導體結構的制造方法的第六實施例；

圖8為本發明具有肖特基二極管(schottky?diode)的功率半導體結構的制造方法的第七實施例；

圖9A與圖9B為本發明具有肖特基二極管的功率半導體結構的配置示意圖。

【主要元件附圖標記說明】

肖特基二極管SD1

金氧半晶體管T1

本體二極管D1

柵極G

源極S

漏極D