[發明專利]一種整流器及其制作方法

在審

• 申請號: 201511020701.2
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN106935637A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 周東飛;鐘圣榮
• 申請（專利權）人: 無錫華潤華晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/8234
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆,胡彬

技術領域

本發明實施例涉及半導體器件領域，尤其涉及一種整流器及其制作方法。

背景技術

半導體二極管因為具有正向導通、反向阻斷的特性，所以廣泛應用于諸如電源、信號處理、整流器等各類電子電路中。其中，傳統的整流二極管主要有PN結二極管和肖特基二極管兩類。PN結二極管的穩定性較好，能工作于高電壓但是PN結二極管正向壓降較大，反向恢復時間較長；肖特基二極管是以貴金屬(如金、銀、鈦等)與半導體接觸，以形成異質結勢壘而制成的半導體器件，其在低電壓時具有絕對優勢：其正向壓降小，反向恢復時間短，在高速領域具有廣泛的應用，但是肖特基二極管存在反向泄漏電流大且制造成本高的問題。

示例性的，如圖1所示為現有技術中半導體二極管的一種典型應用示意圖，圖中In和Out分別表示所述半導體二極管的輸入端和輸出端。圖中二極管D在電路中起到輸出整流作用，但其正向壓降給電路帶來兩個缺點：1、降低了轉化效率，比如在5V電源輸出情況下，由于二極管的正向壓降，其實際負載為5.7V，在不考慮其它損耗的情況下，其輸出效率已降低了13％。2、上述轉化效率的降低會導致器件發熱，在應用中往往需要采用適當大尺寸封裝或增加散熱器來散熱，從而增大了器件的體積和成本。因此，為了提高電路的整流效率，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，特別是高溫應用環境下，二極管具有反向漏電，該漏電將會增加電路損耗，降低電路轉換效率，因而除了降低二極管的正向導通壓降外，還希望二極管具有低的反向漏電。

在很多應用中，電子電路設置有電感，電感產生的反向電壓有可能會加在二極管上，導致二極管發生雪崩擊穿，通常使用雪崩能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。

基于上述原因，一種溝槽型低導通壓降整流器應運而生，其原胞結構如圖2所示，其等效電路如圖3所示，它結合了MOS器件及PN結二極管的優點，是由成千上萬計的相同原胞以及終端耐壓環構成，具有低正向導通壓降以及高阻斷電壓的特點。但是該結構存在一個致命的缺點：溝槽拐角處201電場集中，但由于該整流器柵極氧化層202厚度很薄(一般小于200埃)，導致拐角處柵極氧化層202容易擊穿，以致器件失效。如果增加溝槽底部和溝槽側壁淀積的柵極氧化層的厚度，會因為溝槽側壁的柵極氧化層厚度增加，使得所述整流器的正向壓降增大，從而失去低導通壓降的優勢。

發明內容

本發明提供一種整流器及其制作方法，以達到在不增加整流器正向導通壓降的前提下，解決現有技術中整流器溝槽拐角處柵極氧化層容易被擊穿的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種整流器的制作方法，包括：

在第一導電類型半導體襯底上依次形成外延層和隔離氧化層；

在所述外延層內形成多個第一導電類型源區，并在每個所述第一導電類型 源區內形成一溝槽，所述溝槽貫穿所述第一導電類型源區并延伸至所述外延層內部；

依次形成第一柵氧化層和第一摻雜多晶硅，所述第一柵氧化層覆蓋所述溝槽側壁和底部，所述第一摻雜多晶硅填充所述溝槽；

刻蝕所述第一摻雜多晶硅，且殘留所述第一摻雜多晶硅覆蓋所述溝槽底部的所述第一柵氧化層；

刻蝕未被所述第一摻雜多晶硅覆蓋的所述第一柵氧化層以及隔離氧化層，且殘留所述第一柵氧化層覆蓋所述溝槽底部以及所述溝槽底部與所述溝槽側壁的拐角處；

依次形成覆蓋所述溝槽側壁的第二柵氧化層以及填充所述溝槽的第二摻雜多晶硅；

依次去除所述溝槽周圍區域的所述第二摻雜多晶硅、所述第二柵氧化層，以及所述隔離氧化層；

在所述外延層內的所述溝槽周圍形成第二導電類型體區；

在所述第二導電類型體區、所述溝槽上方形成第一電極，在所述第一導電類型半導體襯底遠離所述外延層一側形成第二電極；

其中，所述第二柵氧化層的厚度小于所述第一柵氧化層的厚度，所述第一導電類型和所述第二導電類型相反。

第二方面，本發明實施例還提供了一種整流器，包括：

第一導電類型半導體襯底；

位于所述第一導電類型半導體襯底上方的外延層；所述外延層內設置有多個溝槽，所述溝槽外側設置有第一導電類型源區以及第二導電類型體區；所述 溝槽的底部以及所述溝槽底部與所述溝槽側壁的拐角處覆蓋有第一柵氧化層，所述溝槽的側壁覆蓋有第二柵氧化層；從所述溝槽的底部向上，所述溝槽內部依次填充有第一摻雜多晶硅和第二摻雜多晶硅；