[发明专利]一种新型沟槽式肖特基整流器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别涉及一种沟槽式肖特基整流器件及其制造方法。

技术背景

整流器件作为交流到直流的转换器件，要求单向导通特性，即正向导通时开启电压低，导通电阻小，而反向时阻断电压高，反向漏电小。早先作为半导体整流器使用的PN结二极管，由于正向导通时需要克服PN结势垒导致正向导通压降高，以及正向导通时的少子注入导致开关速度慢，已经在很多应用领域被肖特基势垒二极管取代。相对于PN结二极管，肖特基二极管具有正向开启电压低和开关速度快的优点。传统的肖特基整流器件采用了台面工艺，金属半导体接触的肖特基势垒为单边结，在提高器件速度的同时也引入了较大的反向漏电。

为改善传统的台面肖特基结构存在的不足，现有肖特基整流器在在传统肖特基二极管结构中，加入沟槽MOS结构，利用MOS电容产生的耗尽层夹断肖特基势垒区，将肖特基势垒区的反向电场引入器件内部，以提高肖特基的抗反向电压能力。但是，沟槽栅结构占用了可导电表面积，使得器件在小电流下存在正向导通压降偏大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型沟槽式肖特基整流器件，改善沟槽栅结构导致导电面积减小，正向导通压降变大的问题。

本发明的另一目的是上述沟槽式肖特基整流器件的制造方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型沟槽式肖特基整流器件，包括：第一导电类型衬底，形成于所述第一导电类型衬底上的第一导电类型导电层，形成于所述第一导电类型导电层上表层中的第一沟槽，填充所述第一沟槽的第一导电介质，形成于所述第一沟槽与所述第一导电介质之间的栅绝缘层，形成于所述第一导电类型导电层表面上的金属电极层，金属电极层与第一导电类型导电层形成第一肖特基势垒，相邻两个第一沟槽之间形成n个深度小于第一沟槽的第二沟槽，n为正整数，所述第二沟槽内填充第二导电介质，所述第二导电介质与所述第一导电类型导电层形成第二肖特基势垒，且所述第二肖特基势垒高度不大于第一肖特基势垒高度。

优选地，所述第二肖特基势垒高度小于第一肖特基势垒高度。

优选地，所述第二沟槽内的第二导电介质与第一沟槽内的第一导电介质通过栅绝缘层隔离。

优选地，所述第二沟槽形成在所述第一沟槽两侧。

优选地，所述第二导电介质与第一导电介质材料相同。

优选地，所述第二导电介质与金属电极层材料相同。

一种新型沟槽式肖特基整流器件的制造方法，包括以下步骤：

(1)依次在第一导电类型衬底上外延生长第一导电类型导电层，在第一导电类型导电层上形成第一沟槽，在第一沟槽内壁形成栅绝缘层；

(2)在第一沟槽内填充第一导电介质；

(3)在相邻两个第一沟槽之间形成n个深度小于第一沟槽的第二沟槽，n为正整数；

(4)在第二沟槽内填充第二导电介质；

(5)第一导电类型导电层上表面形成金属电极层。

优选地，所述第二导电介质与金属电极层材料相同时，(4)、(5)步同时进行。

一种新型沟槽式肖特基整流器件的制造方法，包括以下步骤：

(1)依次在第一导电类型衬底上外延生长第一导电类型导电层，在第一导电类型导电层上形成第一沟槽，在第一沟槽内壁形成栅绝缘层；

(2)在相邻两个第一沟槽之间形成n个深度小于第一沟槽的第二沟槽，n为正整数；

(3)在第一沟槽以及第二沟槽内填充第一导电介质以及第二导电介质材料，第一导电介质与第二导电介质材料相同；

(4)第一导电类型导电层上表面形成金属电极层。

优选地，所述第一导电介质与第二导电介质以及金属电极层材料相同时，(3)、(4)步同时进行。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明在相邻两个第一沟槽之间形成第二沟槽，第二沟槽深度小于第一沟槽，保证沟槽式肖特基整流器件的MOS电容产生的耗尽层可包围第二沟槽以夹断肖特基势垒区，进而保证沟槽结构对反向电压抗击能力的提高作用，在此前提下，所述第二沟槽内填充第二导电介质，所述第二导电介质与所述第一导电类型导电层形成第二肖特基势垒，第二沟槽以及第二沟槽内的第二导电介质的设置增加了肖特基接触面积，第二肖特基势垒高度不大于第一肖特基势垒高度，确保了肖特结接触面积增加有效降低正向导通压降。

附图说明

图1为第一实施例结构示意图；

图2A-2E为第一实施例一种制造方法示意图；