[发明专利]双沟渠式整流器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明有关于半导体组件，特别是指一种新的双沟槽型整流二极管结构及其制造方法。

背景技术

萧特基二极管是一种重要的功率组件，广范应用于电源供应器的开关、马达控制、电信开关、工厂自动化、电子自动化等等及许多高速电力开关应用。萧特基二极管之所以具有吸引力之处在于具有不错的性能，例如在逆偏压下，具有还算合理漏电流(萧特基二极管漏电流比一般的PN型二极管高)、低顺向偏压以及逆向回复时间t_RR短、逆向偏压时则至少可以阻挡达250伏特的高压。不过，萧特基二极管漏电流比一般的PN型二极管高，且漏电流也非稳定值而是随逆向偏压的增加而增加这是因为镜像电荷位能障碍降低(image charge potential barrier lowering)。另外一主要缺点是，金属-半导体接触在温度升高下，它的可靠度也会降低，而使得萧特基二极管其承受顺向及逆向突波的能力下降。

已知的沟渠式整流组件的有多种不同的制造方法，其中之一可参考发明人的另一专利申请案，申请流水号为第101140637号。

已知的沟渠式整流组件结构，可参考图1，包含主动区15A及终止区15T。其中主动区15A内有沟渠形成于重掺杂的n+半导体基板100上的n-外延层105的主动区15A。沟渠内有沟渠氧化层10G形成于沟渠的底部及侧壁。再以一多晶硅40填满。沟渠间的平台则另有p+重掺杂区20像两个小耳朶，挂在平台邻接于沟渠的两侧。多晶硅40及平台上另有金属硅化物60形成，一顶部金属层80作为阳极，连接主动区15A并延伸以覆盖部分的终止区结构，终止区15T的终止区结构包含一个更大的沟渠，沟渠侧壁有氧化层10D/侧壁多晶硅40S/沟渠栅极氧化层10G形成于其上。另一金属层则形成于重掺杂的n+半导体基板100的背面，以作为阴极。这种结构的MOS(金属氧化物半导体)结构密度并不高。

本发明将揭示另一新的双式整流组件结构，充分利用可以被利用的平面面积，因为沟渠区之间的平台，再被形成凹陷区，而除了主沟渠有MOS结构外，凹陷区也有MOS结构，且因凹陷区的MOS结构中的氧化层够薄，因此，顺向启始偏压VF更低，反向漏电更小的目的。且因充分的利用平面面积故可承载电流更大。

发明内容

本发明目的在于揭露一种双沟渠式MOS整流组件的制造方法及结构。该组件包含：多个主沟渠平行形成于重掺杂的n+半导体基板上的n-外延层内，所述多个主沟渠内具有主沟渠氧化层形成于所述主沟渠底部及侧壁；多个凹陷区间隔形成于所述多个主沟渠间的主平台的n-外延层内，所述多个凹陷区内具有副沟渠栅极氧化层形成于所述凹陷区底部及侧壁；一导电型杂质掺杂的第一多晶硅层形成于所述主沟渠内；一导电型杂质掺杂的第二多晶硅层形成于所述凹陷区内以形成MOS结构，所述MOS结构包含所述第二多晶硅层/所述副沟渠栅极氧化层/所述外延层；多个p型本体区形成于所述凹陷区两侧平台下的n-外延层内；一顶部金属层覆盖于包括所述多晶硅层、p型本体区的半导体基板正面以作为阳极，一底部金属层作为阴极形成于所述重掺杂的n+半导体基板上。

本发明提供的另一实施例中该组件还包括，多个主沟渠平行形成于重掺杂的n+半导体基板上的n-外延层内，所述多个主沟渠内具有主沟渠氧化层形成于所述主沟渠底部及侧壁；多个凹陷区间隔形成于所述多个主沟渠间的主平台的n-外延层内，所述多个凹陷区内具有副沟渠栅极氧化层形成于所述凹陷区底部及侧壁及凹陷区两侧的平台上；一导电型杂质掺杂的第一多晶硅层形成于所述主沟渠内，所述第一多晶硅层上也形成有副沟渠栅极氧化层；一导电型杂质掺杂的第二多晶硅层形成于所述凹陷区并溢出至平台之上，且高过于主沟渠的第一多晶硅层上的副沟渠栅极氧化层上，所述第二多晶硅层被图案化成多列与所述主沟渠走向相垂直的多个MOS结构列，所述的MOS结构列，包含所述第二多晶硅层/所述副沟渠栅极氧化层/所述外延层及所述第二多晶硅层/所述副沟渠栅极氧化层/所述第一多晶硅层；多个p型本体区形成于所述MOS结构列相邻的平台下的n-外延层内；一顶部金属层覆盖于包括所述MOS结构列及相邻的本体区的半导体基板正面以作为阳极，一底部金属层作为阴极形成于所述重掺杂的n+半导体基板上。