[發明專利]半導體裝置及其終端區結構

有效

• 申請號: 201410012832.5
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN104112768B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 林文斌
• 申請（專利權）人: 實用半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/40;H01L29/872
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙)11017
• 代理人: 韓登營

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置及其終端區結構，特別涉及具有溝槽結構的半導體裝置及其終端區結構。

背景技術

肖特基二極管(Schottky diode)是由金屬與半導體接面所構成的半導體裝置，且由于其啟動電壓較低且反應速度較快，目前廣泛地應用在各種電子電路中，例如電源轉換電路。傳統的肖特基二極管結構包含高濃度摻雜的半導體基板，其材料通常為單晶硅；以及作為陰極區的半導體層，為具有與前述基板相同導電性的載子的較低濃度摻雜材料；并具有金屬層或金屬硅化物層形成于輕度摻雜的陰極區上，以形成肖特基能障(Schottky barrier)并構成二極管的陽極。

肖特基二極管的特性為速度快，且僅需較低的正向偏壓，即可有較大的順向電流與較短的反向回復時間。然而，當反向偏壓持續增加時，則會有較大的漏電流（取決于金屬的功函數及半導體的摻雜濃度）。因此，公知技術的溝槽式肖特基能障二極管，便是通過在溝槽中填入多晶硅或金屬以截止(pinch off)反向漏電流。

公知的溝槽式肖特基二極管，可參考美國專利公開US2010/0327288號的專利案。圖1(a)為該案所公開的溝槽式肖特基二極管裝置，包含：具有多溝渠結構11的半導體基板12；第一罩幕層13，其形成在該半導體基板12的表面上；閘極氧化層14，其形成在該多溝渠結構11的表面上，并且該閘極氧化層14凸出在該半導體基板12的表面；多晶硅結構15，其形成在該閘極氧化層14上，并且該多晶硅結構15凸出于該半導體基板12的表面；第二罩幕層16，其形成在該第一罩幕層13上與部分的該多晶硅結構15上；以及金屬濺鍍層17，其形成在該第二罩幕層16、該半導體基板12、該多晶硅結構15和該閘極氧化層14的部分表面上。

此外，圖1(a)的溝槽式肖特基二極管，其制作過程包含：提供半導體基板(12)；在該半導體基板(12)上形成第一罩幕層(13)；根據該第一罩幕層(13)對該半導體基板(12)進行蝕刻，以在該半導體基板(12)中形成多溝渠結構(11)；在該多溝渠結構(11)的表面上形成閘極氧化層(14)；在該閘極氧化層(14)上與該第一罩幕層(13)上形成多晶硅結構(15)；對該多晶硅結構(15)進行蝕刻，以將該第一罩幕層(13)的頂面與部分側面露出；在部分的該多晶硅結構(15)上與部分的該第一罩幕層(13)上形成第二罩幕層(16)，以將該半導體基板(12)、該多晶硅結構(15)和該閘極氧化層(14)的部分表面露出；在該第二罩幕層(16)上與該半導體基板(12)、該多晶硅結構(15)和該閘極氧化層(14)的部分表面上形成金屬濺鍍層(17)；以及對該金屬濺鍍層(17)進行蝕刻，以將該第二罩幕層(16)的部分表面露出等步驟。

然而，在公知溝槽式肖特基二極管的終端區內，復數溝槽中的多晶硅并未與金屬層電連接，使得組件在反向操作時該復數溝槽都為電位浮動狀態，無法延展并分散終端區電場分布，造成較強電場彎曲現象(electric field crowding)，因此無法有效地提高崩潰電壓(breakdown voltage)，對于較高功率或電壓的半導體裝置而言仍有其應用上的限制。因此，如何設計并制作高崩潰電壓、低反向漏電流的肖特基二極管，便成為亟待解決的課題。

發明內容

針對前述公知技術的不足，本發明提出一種連結溝槽結構，可廣泛地應用在溝槽式的半導體裝置。通過將復數溝槽中一部分或數個部分的相鄰溝槽導通，半導體裝置中的電場分布即隨之改變，進而可改善其電流-電壓特性。同樣地，也可進一步通過改變連結溝槽的配置，來調整半導體裝置的特性，使其適用于不同應用的需求。