[发明专利]具有肖特基二极管的功率半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沟槽式功率半导体结构及其制造方法，特别是关于一种具有肖特基二极管(Schottky Diode)的沟槽式半导体结构及其制造方法。

背景技术

在沟槽式功率半导体的应用领域中，越来越注重切换速度的表现，此特性的改善提升能明显帮助高频电路操作中的切换损失。利用肖特基二极管来改善功率半导体元件的切换损失，是一个常见的解决方法。

图1为利用肖特基二极管SD1改善金氧半晶体管T1的切换损失的电路示意图。如图中所示，金氧半晶体管T1的本体二极管(bodydiode)D1并联于肖特基二极管SD1。由于肖特基二极管SD1的启动电压低于本体二极管D1。因此，当金氧半晶体管T1的源漏极存在顺向偏压时，肖特基二极管SD1可避免本体二极管D1被导通(turn on)。亦即，在此情况下，电流是由源极S经由肖特基二极管SD1流动至漏极D。

值得注意的是，相较于本体二极管D1由导通转变为不导通(turnoff)的过程中，因为少数载子(minority carrier)存在而会造成时间延迟，肖特基二极管SD1不具有少数载子，因此，可以避免时间延迟，而有助于改善切换损失。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种沟槽式功率半导体结构及其制造方法，可以利用既有的半导体制造方法，在制造沟槽式功率晶体管的同时制造肖特基二极管并联于此沟槽式功率晶体管。

为达成上述目的，本发明提供一种具有肖特基二极管(schottkydiode)的功率半导体结构的制造方法。首先，形成一多晶硅层于硅基材的表面。此多晶硅层包括至少一栅极多晶硅结构与至少一第一多晶硅结构。第一多晶硅结构与栅极多晶硅结构间隔一默认距离。随后，通过以第一多晶硅结构为屏蔽，植入掺杂物至硅基材内，以形成至少一个本体区与至少一个源极掺杂区。本体区位于栅极多晶硅结构与第一多晶硅结构之间。源极掺杂区位于本体区之内。接下来，形成一介电层覆盖栅极多晶硅结构、第一多晶硅结构与硅基材的裸露表面。然后，形成一开口对应于该第一多晶硅结构，该开口至少贯穿该介电层。此开口的深度小于本体区的最大深度，并且，开口使本体区下方的硅基材裸露于外。随后，于开口内填入一金属层。

本发明并提供一种具有肖特基二极管的功率半导体结构。此沟槽式功率半导体结构包括一硅基材、至少一栅极多晶硅结构与一第一多晶硅结构、至少一本体区、至少一源极掺杂区、一介电层与一金属层。其中，栅极多晶硅结构与第一多晶硅结构位于硅基材上方。并且，栅极多晶硅结构与第一多晶硅结构间隔一默认距离。本体区位于栅极多晶硅结构与第一多晶硅结构间的硅基材内，并且，部分该本体区位于该第一多晶硅结构的正下方，也就是与第一多晶硅结构有部分重迭。源极掺杂区位于本体区内，并且部分该源极掺杂区位于该第一多晶硅结构的正下方，也就是与第一多晶硅结构有部分重迭。介电层覆盖栅极多晶硅结构与第一多晶硅结构。介电层中并具有一开口，向下贯穿源极掺杂区，并延伸至位于本体区下方的硅基材，源极掺杂区邻接于开口。并且，此开口的深度小于本体区的最大深度。金属层位于介电层上，并且填入开口内。

综上所述，本发明既改善了高频电路操作中的切换损失，又降低了制造成本。

关于本发明的优点与精神可以借助以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为利用肖特基二极管改善金氧半晶体管的切换损失的电路示意图；

图2A至图2E为本发明具有肖特基二极管的功率半导体结构的制造方法的第一实施例；

图3A与图3B为本发明具有肖特基二极管的功率半导体结构的制造方法的第二实施例；

图4为本发明具有肖特基二极管(schottky diode)的功率半导体结构的制造方法的第三实施例；

图5A与图5B为本发明具有肖特基二极管(schottky diode)的功率半导体结构的制造方法的第四实施例；

图6A至图6E为本发明具有肖特基二极管的功率半导体结构的制造方法的第五实施例；

图7为本发明具有肖特基二极管的功率半导体结构的制造方法的第六实施例；

图8为本发明具有肖特基二极管(schottky diode)的功率半导体结构的制造方法的第七实施例；

图9A与图9B为本发明具有肖特基二极管的功率半导体结构的配置示意图。

【主要元件附图标记说明】

肖特基二极管SD1

金氧半晶体管T1

本体二极管D1

栅极G

源极S

漏极D