[发明专利]集成鳍式SBD结构的沟槽栅MOSFET及其制造方法

说明书

本发明公开了一种集成鳍式SBD结构的沟槽栅MOSFET及其制造方法。该方法包括在外延层的上侧刻蚀形成外露于外延层上侧的SBD接触台，在SBD接触台两侧的外延层上侧淀积形成介质层，并在介质层上刻蚀形成金属淀积区；在第一阱区和第二阱区的上侧制作形成欧姆接触区，同时在SBD接触台的上侧及两侧制作形成SBD接触区，SBD接触区与SBD接触台配合形成鳍式SBD结构。本发通过SBD接触台与SBD接触区配合形成的鳍式SBD结构来提高器件的反向恢复速度，降低反向恢复时间Trr，并使SBD接触区由平面结构升级为三维立体结构，大辐增加接触面积，从而在Trr相同时，占用的芯片面积更小。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种集成鳍式SBD结构的沟槽栅MOSFET及其制造方法。

背景技术

传统的沟槽型功率器件结构中由于存在寄生的二极管，直接影响了器件的开关速度。寄生二极管的反向恢复时间较长，导致了器件动态损耗较大。沟槽型的功率器件常用于DC/DC转换器等工作环境下，因此需要通过并联SBD来减小Trr。

现有技术通常的做法如图1所示，SBD结构通过裂源或者裂栅的方式被集成在器件的元胞中，这两种结构存在缺点：1、将SBD结构通过刻蚀孔的方式引入硅体内部，会影响器件的耐压和阈值电压，增大了器件的接触电阻，甚至使器件的雪崩耐量能力下降。2、为了达到足够小的Trr，需要增加SBD结构接触孔的面积，面积越大，Trr越小，因此一般需要占用10%左右的芯片面积，甚至更多；3、工艺流程复杂，工艺控制难度较大，制造成本高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种集成鳍式SBD结构的沟槽栅MOSFET及其制造方法。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种集成鳍式SBD结构的沟槽栅MOSFET的制造方法，包括：

提供第一导电类型的衬底，在所述衬底的上侧制作外延层；

在所述外延层的上侧刻蚀形成外露于外延层上侧的SBD接触台；

在所述SBD接触台两侧的外延层上刻蚀形成沟槽；

在所述沟槽的内侧生长栅氧化层；

在所述沟槽内制作形成第一导电类型的多晶硅栅；

在所述沟槽两侧的外延层内制作第二导电类型的体区，并在所述体区的上端制作形成第一导电类型的第一阱区和第二导电类型的第二阱区，所述第一阱区设置在沟槽的两侧，所述第二阱区设置在第一阱区的两侧；

在所述SBD接触台两侧的外延层上侧淀积形成介质层，并在所述介质层上刻蚀形成金属淀积区；

在所述第一阱区和第二阱区的上侧制作形成欧姆接触区，同时在所述SBD接触台的上侧及两侧制作形成SBD接触区，所述SBD接触区与SBD接触台配合形成鳍式SBD结构；

在所述金属淀积区内以及所述介质层和鳍式SBD结构的上侧溅射金属层，所述金属层经刻蚀形成源极金属和栅极金属。

进一步的，所述SBD接触台的宽度为0.2um-1.0um。

进一步的，所述SBD接触台的宽度小于其高度。

进一步的，所述SBD接触台的高度为其宽度的2至3倍。

进一步的，所述欧姆接触区和SBD接触区通过依次淀积钛层和氮化钛层并退火形成，退火温度为800℃，退火时间为30s。