[發明專利]一種MOS結構溝槽二極管器件及其制造方法

有效

• 申請號: 202010146744.X
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111415997B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳曉倫;韓笑;朱濤;鞠柯;孟軍;徐勵遠
• 申請（專利權）人: 江陰新順微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 趙青

本發明公開了一種MOS結構溝槽二極管器件及其制造方法，包括從下至上依次設置的硅襯底、外延層，外延層上開設有依次排布原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽；原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽內側壁依次設有二氧化硅外層以及多晶硅填充層；外延層上位于相鄰的兩個原胞溝槽之間的區域設有柵氧化層，柵氧化層的上方設有多晶硅層；原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽的頂部左右兩側設置有第一摻雜區以及第二摻雜區；原胞溝槽頂部的左右兩側以及原胞大溝槽靠近原胞溝槽側設置有第三摻雜區，還包括左右設置的第一金屬層以及第二金屬層。本發明通過引入了溝槽MOS的分壓及電場屏蔽效果，改進了器件性能，拓寬了適用領域。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體是二極管器件及其制造方法。

背景技術

MOS結構的二極管器件，是一種比較新型的低功耗二極管整流器件，其相比普通的PN結二極管具有更低的正向壓降；而與普通的肖特基二極管相比，又具有更低的高溫反向漏電，因此比較適合一些需要更低正向壓降，同時又需要有較低高溫反向漏電的應用場合。

但現有的MOS結構的二極管器件也有不足之處，與肖特基二極管電特性相似，其反向漏電與正向壓降也是一對矛盾參數，并且隨著溫度的升高，所有二極管的漏電都是上升的；在獲取平衡后，其綜合表現在反向漏電特性上不如PN結二極管，在正向壓降上與普通肖特基也無較為明顯優勢，而在制造工藝復雜度、成本上卻相比普通PN結或者肖特基二極管高許多，進而導致傳統的MOS結構的二極管器件應用場合具有局限性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種MOS結構溝槽二極管器件，以解決無法兼顧實現低高溫漏電特性以及低正向電壓的特性技術問題。為此，本發明還提供一種MOS結構溝槽二極管器件的制造方法。

為了達到上述目的，本發明提供了一種MOS結構溝槽二極管器件，包括從下至上依次設置的第一導電類型的硅襯底、第一導電類型的外延層，其特征在于，所述外延層上開設有從左至右依次排布至少兩個原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽，原胞溝槽的寬度小于原胞大溝槽的寬度；

所述原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽內側壁依次設有二氧化硅外層以及多晶硅填充層；

所述外延層上位于相鄰的兩個原胞溝槽之間以及原胞溝槽與原胞大溝槽之間的區域設有柵氧化層，所述柵氧化層的上方設有第一導電類型的多晶硅層；

所述原胞溝槽、原胞大溝槽、延展溝槽以及截止溝槽的頂部左右兩側設置有第二導電類型的第一摻雜區以及第二摻雜區；所述第二摻雜區位于第一摻雜區的上方；

所述原胞溝槽頂部的左右兩側以及所述原胞大溝槽靠近原胞溝槽側設置有第一導電類型的第三摻雜區，所述第三摻雜區位于所述第二摻雜區的上方；

所述外延層上位于所述原胞大溝槽右方的區域設有場氧化層；

還包括左右設置的第一金屬層以及第二金屬層，所述第一金屬層位于所述原胞溝槽、原胞大溝槽以及延展溝槽的上方，所述第一金屬層與所述原胞溝槽、原胞大溝槽以及延展溝槽的多晶硅填充層短接，且所述第一金屬層與第二摻雜區、第三摻雜區以及多晶硅層短接；

所述第二金屬層位于所述截止溝槽的上方，所述第二金屬層與所述截止溝槽的多晶硅填充層短接；

所述第一金屬層與所述第二金屬層均通過二氧化硅外層與場氧化層分隔。

本發明通過引入了溝槽的MOS結構，利用MOS結構中的氧化物分壓，及其相鄰溝槽之間對源區PN結的電場屏蔽，綜合實現了傳統MOS結構二極管器件的低高溫反向漏電特性與新型TMBS結構肖特基二極管低正向壓降的特點，改進了器件性能，拓寬了適用領域。通過截止溝道的結構設計，進而實現截止表面溝道漏電。通過原胞大溝槽的設計降低了制造光刻工藝要求；以及通過延展溝道的設計，減弱了終端處電場的集中，提高了擊穿電壓。