[發明專利]半導體整流器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201410828687.8
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN105789331B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 鐘圣榮;鄧小社;周東飛
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

一種半導體整流器件，在正向偏置時，電子電流從上電極(陽極)靠近溝槽結構表面的導電溝道向第一導電類型襯底流動，電子移動幾乎不存在任何勢壘，加上溝槽結構表面的電子增強效應，使得器件正向壓降大大降低。反向偏置時，利用PN結(第二導電類型摻雜區和溝槽結構之間)的橫向耗盡，形成空間電荷區，阻擋載流子的移動，使得器件反向漏電較小，反向電壓增大。各溝槽結構的存在，也增加了器件耗散能量的結面積大小，使得器件具備高反向擊穿電壓以及高雪崩耐量。還公開該半導體整流器件的制作方法，該方法與溝槽MOS工藝兼容，整個工藝采用4張光刻板，簡化工藝流程，降低制造成本。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別涉及一種半導體整流器件及其制作方法。

背景技術

半導體二極管具有正向導通、反向阻斷的特性，廣泛應用于諸如電源、信號處理等各類電子電路中。對于特定類型的二極管器件，正向壓降在達到某特定值之前其正向電流基本可忽略不計。比如，硅PN結二極管，其正向壓降至少約為0.7V。許多硅肖特基二極管利用肖特基勢壘的特性，正向壓降可以做到0.4V甚至以下。鍺PN結二極管正向壓降約為0.3V左右，但其制造工藝與硅工藝不兼容，而且對溫度非常敏感，應用較少。為了提高電路的整流效率，盡可能降低二極管的正向導通壓降具有非常重要的意義。

實際應用中，二極管除了工作在導通狀態下，還常處于阻斷狀態。阻斷狀態下，二極管會出現反向漏電現象，該漏電將會增加電路損耗，降低電路轉換效率，特別是高溫應用環境下。因而，除了希望二極管具有低的正向壓降外，還希望器件具有低的反向漏電。

在很多應用中，電子電路存在電感器件，電感產生的反向電壓有可能會加在二極管中，導致二極管發生雪崩擊穿。通常使用雪崩耐量來表征器件在不失效的情況下從電感所能吸收的最大能量，該參數主要決定于器件耗散能量的結面積大小。

發明內容

基于此，有必要提供一種半導體整流器件，該半導體整流器件具有低正向壓降、低反向漏電、高反向擊穿電壓以及高雪崩耐量的優點。

一種半導體整流器件，包括：

第一導電類型襯底；

第一導電類型外延層，形成于所述第一導電類型襯底上；

多個溝槽結構，所述溝槽結構包括形成于所述第一導電類型外延層中的溝槽和填充于所述溝槽內的導電材料，所述溝槽內的表面還形成有絕緣層；

第二導電類型摻雜區，形成于各所述溝槽結構之間的第一導電類型外延層的表層，所述第二導電類型摻雜區和所述溝槽結構之間留有導電溝道；

上電極，形成于所述第一導電類型外延層的表面；所述上電極與所述多個溝槽結構和所述第二導電類型摻雜區均有接觸；

用第二導電類型雜質摻雜形成的環形的保護環，形成于所述第一導電類型外延層的表層；所述保護環環繞由所述多個溝槽結構和第二導電類型摻雜區構成的元胞區；

以及環形的保護層，形成于所述元胞區以外的所述第一導電類型外延層的表面，所述保護層覆蓋所述保護環。

在其中一個實施例中，所述第一導電類型襯底為N+型襯底，所述第一導電類型外延層為N-型外延層，所述第二導電類型摻雜區為P+型摻雜區。

在其中一個實施例中，所述第一導電類型襯底和第一導電類型外延層的材料為硅、碳化硅、砷化鎵、磷化銦或鍺硅，所述絕緣層的材料為二氧化硅，所述導電材料為多晶硅。

一種半導體整流器件的制作方法，包括步驟：

提供第一導電類型襯底，然后在所述第一導電類型襯底正面形成第一導電類型外延層；

在所述第一導電類型外延層上形成多個溝槽結構；所述溝槽結構包括形成于所述第一導電類型外延層中的溝槽和填充于所述溝槽內的導電材料，所述溝槽內的表面還形成有絕緣層；