功率mos電晶體內集成肖特基二極體的器件及製造方法
2023-05-22 04:39:56 1
專利名稱：功率mos電晶體內集成肖特基二極體的器件及製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體集成電路製造技術，具體涉及一種功率MOS電晶體內集成 肖特基二極體的器件，本發明還涉及該器件的製造工藝方法。
背景技術：
在半導體集成電路中，現有典型的功率MOS (金屬氧化物半導體)電晶體結構如圖 1所示。其通過溝道型柵極控制垂直溝道的開啟，實現MOS管的開關功能。為了提高器件的交頻特性，目前較普遍的做法為在功率MOS電晶體晶片上集成肖 特基二極體，多為分離器件，即在原有功率MOS電晶體晶片旁並聯一個肖特基二極體晶片， 此方法雖然能提高器件的交頻特性，卻存在工藝流程不夠優化，晶片面積增大，單位晶片成 本較高等缺點。如何在現有典型的功率MOS電晶體結構基礎上，增加最少的光刻層，最少的 工藝步驟實現集成肖特基二極體，降低晶片成本，便是本發明所要達到的目的。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器 件，在不增加晶片面積的前提下提高了器件的交頻特性。為此，本發明還提供該器件的製造 工藝方法。為解決上述技術問題，本發明提供一種功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器 件，通過在正常柵極溝道間增加肖特基溝道，在肖特基溝道間形成肖特基二極體。所述肖特基二極體是在肖特基接觸溝槽底部、金屬與外延層接觸而形成的。此外，本發明還提供所述的功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件的製造方 法，包括如下步驟(1)在矽襯底上進行柵極溝道和肖特基溝道刻蝕，形成柵極溝道之間嵌入肖特基 溝道；(2)有光阻阻擋肖特基溝道區域的body注入與源注入；(3)層間電介質澱積，接觸孔曝光、刻蝕，接觸孔注入形成歐姆接觸；(4)肖特基接觸溝槽曝光、刻蝕；(5)金屬沉積，在肖特基接觸溝槽底部、金屬與外延層接觸形成肖特基二極體；(6)後續工藝包括常規的金屬曝光、刻蝕、合金工藝。步驟O)中，所述body注入與源注入之後分別進行Body與源區推進。步驟(3)中，所述接觸孔曝光、刻蝕時，光阻需保護肖特基溝道上方區域，所述接 觸孔注入應確保接觸孔底部形成歐姆接觸。步驟中，增加一層肖特基光刻層刻蝕掉肖特基溝道上方的層間電介質形成肖 特基接觸溝槽。和現有技術相比，本發明具有以下有益效果1.具體實現工藝過程比較簡單，只需增加一層光刻層，以較小的成本實現了在功率MOS電晶體單元區內集成肖特基二極體，在不增加晶片面積的前提下提高了器件的交頻 特性；2.肖特基區域集成在MOS電晶體區域內，嵌入式的肖特基區域所佔面積很小，對 器件其他性能幾乎沒有影響。
圖1是現有典型的功率MOS電晶體的結構圖；圖2是本發明功率MOS電晶體集成肖特基二極體的截面結構示意圖；圖3 圖7是本發明功率MOS電晶體器件的工藝實現方法示意圖。其中，1為柵極溝道，2為肖特基溝道，3為矽襯底，4為源區，5為body區，6為光阻， 7為層間電介質，8為接觸孔，9為接觸孔注入區，10為頂層金屬。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。本發明所提及的功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件，在原有結構的基礎 上，在柵極溝道間嵌套若干組特定結構的肖特基接觸溝槽，主要技術的發明點如下表
權利要求
1.一種功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件，其特徵在於通過在正常柵極溝 道間增加肖特基溝道，在肖特基溝道間形成肖特基二極體。
2.根據權利要求1所述的功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件，其特徵在於 所述肖特基二極體是在肖特基接觸溝槽底部、金屬與外延層接觸而形成的。
3.一種根據權利要求1所述的功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件的製造方 法，其特徵在於包括如下步驟(1)在矽襯底上進行柵極溝道和肖特基溝道刻蝕，形成柵極溝道之間嵌入肖特基溝道；(2)有光阻阻擋肖特基溝道區域的body注入與源注入；(3)層間電介質澱積，接觸孔曝光、刻蝕，接觸孔注入形成歐姆接觸；(4)肖特基接觸溝槽曝光、刻蝕；(5)金屬沉積，在肖特基接觸溝槽底部、金屬與外延層接觸形成肖特基二極體；(6)後續工藝包括常規的金屬曝光、刻蝕、合金工藝。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟(1)具體為在柵極溝道刻蝕時，通 過修改版圖，同時進行肖特基溝道刻蝕，形成每隔若干組柵極溝道嵌入一組肖特基溝道；所 述柵極溝道和肖特基溝道的深度為1. 0-2. 0微米。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟(2)中，所述body注入與源注入之後 分別進行Body與源區推進。
6.根據權利要求3或5所述的方法，其特徵在於，步驟O)中，所述body注入的能量 為60-180KeV，劑量為0. 5-2. 0E13/cm3 ；所述body推進的溫度為1000-1150攝氏度，時間為 30-100分鐘；所述源注入的能量為40-80KeV，劑量為2-8E15/em3 ；所述源區推進的溫度為 900-950攝氏度，時間為30-100分鐘。
7.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述接觸孔曝光、刻蝕 時，光阻需保護肖特基溝道上方區域，所述接觸孔注入應確保接觸孔底部形成歐姆接觸。
8.根據權利要求3或7所述的製造方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述接觸孔的深度 為4000-6000埃；所述接觸孔注入的注入能量為30-60KeV，注入劑量為l_5E15/cm3。
9.根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於，步驟(4)中，增加一層肖特基光刻層 刻蝕掉肖特基溝道上方的層間電介質形成肖特基接觸溝槽。
全文摘要
本發明公開了一種功率MOS電晶體內集成肖特基二極體的器件，通過在正常柵極溝道間增加肖特基溝道，在肖特基溝道間形成肖特基二極體。此外，本發明還公開了該器件的製造方法，包括如下步驟(1)在矽襯底上進行柵極溝道和肖特基溝道刻蝕，形成柵極溝道之間嵌入肖特基溝道；(2)有光阻阻擋肖特基溝道區域的body注入與源注入；(3)層間電介質澱積，接觸孔曝光、刻蝕，接觸孔注入形成歐姆接觸；(4)肖特基接觸溝槽曝光、刻蝕；(5)金屬沉積，在肖特基接觸溝槽底部、金屬與外延層接觸形成肖特基二極體；(6)後續工藝包括常規的金屬曝光、刻蝕、合金工藝。本發明在不增加晶片面積的前提下提高了器件的交頻特性。
文檔編號H01L21/8249GK102088020SQ20091020190
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者邵向榮, 魏煒 申請人:上海華虹Nec電子有限公司