[發明專利]一種集成SBD的溝槽終端結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202110707129.6
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113555354B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李加洋;陶瑞龍;吳磊;胡興正;薛璐;劉海波
• 申請（專利權）人: 滁州華瑞微電子科技有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L27/07;H01L29/06;H01L21/8249
• 代理公司: 南京中擎科智知識產權代理事務所(普通合伙) 32549
• 代理人: 黃智明

本發明公開了一種集成SBD的溝槽終端結構及其制備方法，涉及半導體的技術領域，旨在解決現有技術中SBD結構占用大量硅表面面積，導致芯片面積大、成本高且工藝控制難度較大的問題。其技術方案要點是在元胞區設置第一類溝槽，在終端區環繞元胞區設置有截止環結構，在終端區設置有位于第一類溝槽和截止環結構之間的若干個第二類溝槽，位于N型外延層頂部設置有位于相鄰的至少兩個第二類溝槽之間的肖特基結構，肖特基結構包括有同時跨越至少兩個第二類溝槽的金屬條，金屬條底壁向下延伸出嵌入對應第二類溝槽的突出部，金屬條與N型外延層形成肖特基接觸，金屬條與源極金屬電氣連接。本發明達到了節約芯片面積、工藝簡單、降低成本的效果。

技術領域

本發明涉及半導體的技術領域，尤其是涉及一種集成SBD的溝槽終端結構及其制備方法。

背景技術

常規溝槽功率器件MOSFET在應用中存在開關損耗過大的問題，尤其在高頻同步整流應用中劣勢更加明顯，主要是寄生二極管的Trr(Internal?diode?reverse?recoverytime，反向恢復時間)和Irr(Internal?diode?peak?reverse?recovery?current，反向恢復電流)偏大導致。

現有技術通過在芯片有源區內集成SBD(Schottky?Barrier?Diode，肖特基二極管)來降低Trr和Irr，參考美國專利US7564097、US6921957、US7816732等。現有技術在集成溝槽MOSFET和SBD的方式上，均是通過在有源區內單獨劃分一個區域或者兩者交替排列的方式，實現溝槽MOSFET和SBD結構的集成。

但是，上述技術存在以下問題：1、SBD結構占用大量硅表面面積，導致芯片面積大，成本高，會占用有源區面積，工藝控制難度較大。2、工藝流程復雜，制造成本高。

發明內容

本發明的目的是提供一種集成SBD的溝槽終端結構及其制備方法，其具有節約芯片面積、工藝簡單、降低成本的效果。

本發明的上述發明目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種集成SBD的溝槽終端結構，包括半導體基板，所述半導體基板被劃分為元胞區和終端區，所述元胞區位于半導體基板的中心區并設置有源極金屬，所述終端區位于元胞區的外圈且環繞元胞區，所述半導體基板包括有N型襯底和位于N型襯底上的N型外延層，在所述元胞區設置有第一類溝槽，在所述終端區環繞元胞區的外圍設置有截止環結構，在所述終端區設置有位于第一類溝槽和截止環結構之間的若干個第二類溝槽，所述第二類溝槽的底壁和側壁上均形成有有柵介質層，所述第二類溝槽內設置有導電多晶硅；

位于所述N型外延層頂部設置有位于相鄰的至少兩個第二類溝槽之間的肖特基結構，所述肖特基結構包括有同時跨越至少兩個第二類溝槽的金屬條，所述金屬條底壁向下延伸出嵌入對應第二類溝槽的突出部，所述金屬條與N型外延層形成肖特基接觸，所述金屬條與源極金屬電氣連接；金屬條覆蓋范圍外的相鄰第二類溝槽間空間形成P阱。

本發明進一步設置為：所述第二類溝槽設有四個，距所述元胞區最近的兩個第二類溝槽構成的空間設有肖特基結構，遠離所述元胞區的三個第二類溝槽之間構成的兩個空間形成P阱。

本發明進一步設置為：所述第二類溝槽設有四個，距所述元胞區最近和最遠的兩個第二類溝槽分別與各自相鄰第二類溝槽構成兩個空間形成P阱，位于中間的兩個所述第二類溝槽之間構成的空間設有肖特基結構。

本發明進一步設置為：所述第二類溝槽設有四個，距所述元胞區最近的三個第二類溝槽構成的兩個空間均設有肖特基結構，遠離所述元胞區的兩個第二類溝槽之間構成的空間形成P阱。

本發明進一步設置為：相鄰所述第二類溝槽間距離相同。

本發明進一步設置為：所述金屬條的材質下層為鈦，上層為鋁。

本發明進一步設置為：所述半導體基板頂部表面除肖特基接觸面外均設有絕緣介質層。