[發明專利]超級結MOSFET中集成肖特基二極管的方法

無效

• 申請號: 201010605854.4
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102569207A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 邱慈云;張帥;劉坤
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/8249
• 分類號: H01L21/8249;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種在超級結MOSFET中集成肖特基二極管的方法。

背景技術

從20世紀60年代早期的小規模集成電路時代以來，半導體微芯片的性能已得到了巨大的提高。通過器件做得越小，在芯片上放置得越緊密，芯片的速度就會得到提高。

常規的提高MOSFET器件(金屬氧化物半導體場效應晶體管)反向恢復速度的方法有兩種：

一種是在N型外延層中摻入重金屬雜質或者通過輻照的方法在N型外延層中形成一定的復合中心，從而達到降低少數載流子在N型外延層中的反向恢復時間，提高MOSFET的反向恢復速度。

另外一種為集成肖特基二極管到MOSFET中的，該技術采用在MOSFET源漏之間并聯接入肖特基二極管，通過肖特基二極管的快速開關特性實現MOSFET的快速反向恢復。這種技術一般用在高壓的常規MOSFET中。

超級結MOSFET是在功率MOSFET的基礎之上發展起來的一種新型MOSFET器件，該器件利用電荷平衡的方法使得反偏結的耗盡區寬度展寬提高器件的耐壓，從而使得滿足耐壓的條件下漏端的漂移區的摻雜濃度得到極大提高，降低了器件的導通電阻。超級結MOSFET的應用使得硅功率器件的耐壓導通電阻的矛盾得到了極大改善。超級結MOSFET在應用中一般會并聯一個快速恢復二極管芯片以提高作為開關模塊的超級結MOSFET芯片反向恢復速度，在超級結MOSFET器件結構中直接集成肖特基二極管的方法也可以在一定程度上提高開關的響應速度，同時改善了兩個并聯器件的匹配性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種在超級結MOSFET中集成肖特基二極管的方法，其將大大提高開關的響應速度。

為解決上述技術問題，本發明的在超級結MOSFET中集成肖特基二極管的方法，為：在所述超級結MOSFET中并聯集成有由肖特基接觸與襯底形成的肖特基二極管，其中所述肖特基二極管的陽極設置在超級結MOSFET芯片的元胞區域源端的相鄰兩個體區之間，所述肖特基二極管的陽極與所述超級結MOSFET的源端相連，所述肖特基二極管的陰極共用位于襯底背面的漏電極。

本發明通過在超級結MOSFET中并聯肖特基二極管，提高了超級結MOSFET器件的開關速度。肖特基二極管與MOSFET的并聯，可降低超級結MOSFET中寄生PN結二極管的作用。由于肖特基二極管為多數載流子器件，其反向不存在多子與少子恢復的物理過程，故其在從正向通態到反向關斷狀態之間的中間態時間很短。MOSFET并聯該器件后，會大大提高其開關響應速度。利用肖特基二極管的快速開關特性提高超級結MOSFET器件的反向恢復速度。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1為金屬線的布局示意圖；

圖2為接觸孔的布局示意圖；

圖3為采用本發明的方法所制備的超級結MOSFET結構示意圖；

圖4為采用本發明的方法中多晶硅柵形成后的結構示意圖；

圖5為采用本發明的方法中接觸孔刻蝕后的結構示意圖。

具體實施方式

本發明的方法，為在超級結MOSFET中并聯肖特基二極管，參見圖1至圖3，其中圖1為多晶硅柵和金屬線的版圖示意圖，圖2為多晶硅柵和接觸孔的版圖示意圖，圖3為沿圖1和圖2中的線1-2的剖面的基礎上加上金屬線后的示意圖，其中金屬線為覆蓋整個元胞區域。由圖可知，在超級結MOSFET中并聯了由襯底E和肖特基接觸K組成的肖特基二極管，其中肖特基二極管的陽極即為肖特基接觸K，該肖特基接觸通過金屬線與超級結MOSFET的源端相連，而肖特基二極管的陰極則共用了襯底背面的漏電極。肖特基二極管的陽極一般設置于超級結MOSFET芯片元胞區域源端的相鄰兩個體區C(具體實例可為P型阱區)之間。

在該器件的制作過程中，為利用超級結MOSFET的流程制作該復合器件，其與單純的超級結MOSFET流程的區別在于：

在多晶硅淀積完成之后，多晶硅柵G通過掩模版曝光及刻開時，除了將源區刻開以外，還在圖1至圖3所示的肖特基二極管的陽極處刻開(見圖4)，即同時將位于肖特基二極管陽極處的多晶硅去除，在制備過程中，需要相應地修改掩膜版的圖形；

在第一介電層I淀積過程中，利用介電層覆蓋MOSFET的源區以及肖特基二極管的陽極接觸區，隨后利用電極接觸孔掩模版打開源極以及肖特基二極管的陽極處，即形成源極接觸孔和肖特基接觸孔K1(見圖5)，其中也需要修改原來的電極接觸孔掩膜版，增加肖特基接觸孔的圖形；