集成有肖特基二極體的功率器件的製作方法
2024-03-08 03:36:15 1
專利名稱：集成有肖特基二極體的功率器件的製作方法
技術領域：
本實用新型的實施例涉及半導體器件，尤其涉及集成有肖特基二極體的高壓電晶體器件。
背景技術：
在電源管理電路中經常需要用到這樣的功率器件，其包括功率電晶體以及與該功率電晶體集成一體的肖特基二極體。圖IA簡要示意出一種功率轉換電路100，該功率轉換電路100基於包含有功率電晶體101以及與該功率電晶體串聯的肖特基二極體103的功率器件PT而構建，用於將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo。其中，功率器件101可以包括，例如結型場效應電晶體(JFET)，其具有柵極(G)，該柵極G連接至電氣地。因此，無需再為JFET的柵極提供複雜的控制電路。然而，JFET是「常開」器件，其可以雙嚮導通電流，即其既可以從漏極(D)到源極(S)導通電流，也可以從源極(S)到漏極(D)導通電流。因此，如果沒有肖特基二極體103，當輸出電壓Vo大於輸入電壓Vin時，將有電流反向地從輸出No 灌入輸入Vin，而這種從輸出No到輸入Vin的電流反灌是需要避免的。肖特基二極體103正是用於阻止這種從輸出Vo到輸入Vin的電流反灌。圖IB示出了流經肖特基二極體103和JFET 101的電流Iin與輸入電壓Vin的關係曲線示意圖，在JFET 101的柵極G和源極S均接電氣地的情況下。由圖IB可見，當輸入電壓Vin高於肖特基二極體103的正嚮導通電壓Vf時，電流Iin從輸入Vin經由正向偏置的肖特基二極體103以及常開的JFET 101流向輸出Vo。當Vin進一步增大，例如，增大到JFET 101的夾斷電壓VP，則JFET 101將被夾斷，從而使得電流Iin幾乎保持穩定，不再隨Vin的增大而增大。在典型應用中，輸出Vo並不一定接電氣地，而是通常連接到下級電路，以為下級電路提供能量。在這種情況下，Vo將隨著Vin增大而增大，直到Vin增大到JFET101的夾斷電壓VP，Vo將幾乎保持穩定不變。因此，JFET 101用於從輸入Vin向下級電路提供能量，同時可以保護下級電路不受高壓損壞，例如，輸入電壓Vin高於Vp時，即便輸入電壓Vin繼續增大，提供給下級電路的輸出電壓Vo也不再隨輸入電壓增大而增大。當然，若輸入電壓增大到超過JFET 101的正向擊穿電壓Vbf時，將有很大的電流從Vin流向JFET101的柵極和/或Vo。由圖IB還可見，若輸入電壓Vin相對於輸出電壓Vo為負值，即Vin小於Vo時，流經肖特基二極體103和JFET 101的電流Iin變成一個從輸出Vo流向輸入Vin的洩漏電流1_。當輸入電壓Vin相對於輸出電壓Vo負的值超過肖特基二極體103的擊穿電壓Vbk時，將有很大的電流從Vo流向Vin。圖2示出了現有技術中的功率器件200的縱向剖面示意圖。該功率器件200集成有JFET 202和肖特基二極體204。該功率器件200形成於P型襯底206上。N型阱區208形成於P型襯底206中。JFET 202和肖特基二極體204共用該P型襯底206及N型阱區208。P型摻雜區210形成於N型阱區208中，用作JFET 202的柵區；P+重摻雜區212形成於P型摻雜區210中，用作柵區210的歐姆接觸。圖2所示的功率器件200中，N型阱區208的位於柵區210左側的部分形成JFET 202的漏區，N型阱區208的位於柵區210右側的部分形成JFET 202的源區。N+重摻雜區214形成於N型阱區208的位於柵區210右側的部分中，用作JFET 202源區的歐姆接觸。漏極金屬216、柵極金屬218以及源極金屬220形成於功率器件200的上表面上，並且分別與JFET 202的漏區、P+重摻雜區212以及N+重摻雜區214耦接，分別用作功率器件200的漏電極D、柵電極G和源電極S。肖特基二極體204包括陰極208和陽極216，分別與JFET 202共用N型阱區208和漏極金屬216。肖特基二極體204還進一步包括P+重摻雜區222,形成於肖特基二極體204的左右兩側。P+重摻雜區222用於形成融合肖特基二極體(merged Schottky Diode),從而降低肖特基二極體204的反向洩漏電流。若沒有P+重摻雜區222，肖特基二極體204的反向洩漏電流將較高而不能被接受。然而，P+重摻雜區222可能在功率器件200的導通狀態及肖特基二極體204正嚮導通的情況下引起一些問題。事實上，功率器件200中存在寄生的雙極型結型電晶體(BJT)，該BJT分別以P+重摻雜區222、N型阱區208和P型襯底206為發射極、基極和集電極。在較大的正嚮導通電流下，P+重摻雜區222和N型阱區208之間的結可能正向偏置，使得該寄生BJT導通。在這種情況下，載流子將可能注入襯底206中，對與功率器件200共同集成在·襯底206上的其它電路造成影響，這是所不希望的。
實用新型內容針對現有技術中的一個或多個問題，本實用新型的實施例提供一種功率器件及其製造方法。在本實用新型的一個方面，提出了一種功率器件，包括半導體襯底以及形成於所述半導體襯底上的功率電晶體、溝槽阻隔體和肖特基二極體。其中，所述功率電晶體形成於所述半導體襯底中，並且包括漏區、源區、柵區以及耦接所述漏區的漏極金屬；所述溝槽阻隔體，形成於所述功率電晶體的漏區中，並且包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區的一部分隔開；所述肖特基二極體，形成於所述第一溝槽和第二溝槽之間，具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區的一部分。根據本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽採用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述功率電晶體的漏區隔離。根據本實用新型的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。根據本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。在本實用新型的另一方面，提出了一種功率器件，包括半導體襯底，具有第一導電類型；阱區，形成於所述半導體襯底中，並且具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型；柵區，形成於所述阱區中，並且具有所述的第一導電類型；第一溝槽和第二溝槽，形成於位於所述柵區一側的所述阱區中，並且由所述阱區的一部分隔開；以及漏極金屬，與將所述第一溝槽和第二溝槽隔開的那部分阱區接觸，形成金屬半導體接觸。根據本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽採用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述阱區隔離。根據本實用新型的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。根據本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側壁，並且所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。根據本實用新型的實施例，所述阱區包括漏區和源區，其中，所述柵區位於所述漏區和所述源區之間。根據本實用新型的實施例，所述功率器件進一步包括柵歐姆接觸區，形成於所述柵區中，並具有所述的第一導電類型；及源歐姆接觸區，形成於位於所述柵區另一側的所述阱區中，並且具有所述的第二導電類型。根據本實用新型的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽到所述柵區之間的距離大於所述柵區到所述源歐姆接觸區之間的距離。利用上述方案，根據本實用新型實施例的功率器件至少具有以下的一個或多個優點具有良好的單向導通電流性能，即可以在需要導通電流的方向上(正向)允許電流流通，·而在不希望導通電流的方向上(反向)阻止電流流通，並且反向洩漏電流較小；可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題，從而在應用過程中，降低了對與該功率器件集成於同一襯底上的其它電路造成的影響；可以具有改善的反向擊穿電壓，並且尺寸也可能減小；可以具有不對稱的截止特性，也就是說，根據本實用新型實施例的功率器件從漏區到源區和/或柵區的方向上可以承受的電壓大於從源區和/或柵區到漏區的方向上可以承受的電壓。
下面的附圖有助於更好地理解接下來對本實用新型不同實施例的描述。這些附圖並非按照實際的特徵、尺寸及比例繪製，而是示意性地示出了本實用新型一些實施方式的主要特徵。這些附圖和實施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本實用新型的一些實施例。為簡明起見，不同附圖中具有相同功能的相同或類似的組件或結構採用相同的附圖
己 O圖IA示出了現有技術中一種功率轉換電路100的示意圖；圖IB示出了對應於圖IA中所示功率轉換電路100的電流與輸入電壓關係曲線示意圖；圖2示出了現有技術中集成有JFET和融合肖特基二極體的功率器件200的縱向剖面示意圖；圖3A示出了根據本實用新型一個實施例的功率器件300的縱向剖面示意圖；圖3B示出了採用圖3A中所示的功率器件300構建將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo的轉換電路的一種不例性實施方式；圖4A-4C示出了根據本實用新型一個實施例的功率器件的製造過程的示意圖。
具體實施方式
下面將詳細說明本實用新型的一些實施例。在接下來的說明中，一些具體的細節，例如實施例中的具體電路結構、器件結構、工藝步驟以及這些電路、器件和工藝的具體參數，都用於對本實用新型的實施例提供更好的理解。本技術領域的技術人員可以理解，即使在缺少一些細節或者其他方法、元件、材料等結合的情況下，本實用新型的實施例也可以被實現。在本實用新型的說明書及權利要求書中，若採用了諸如「左、右、內、外、前、後、上、下、頂、之上、底、之下」等一類的詞，均只是為了便於描述，而不表示組件/結構的必然或永久的相對位置。本領域的技術人員應該理解這類詞在合適的情況下是可以互換的，例如，以使得本實用新型的實施例可以在不同於本說明書描繪的方向下仍可以運作。此外，「耦接」一詞意味著以直接或者間接的電氣的或者非電氣的方式連接。「一個/這個/那個」並不用於特指單數，而可能涵蓋複數形式。「在……內」可能涵蓋「在……內/上」。「在一個實施例中/根據本實用新型的一個實施例」的用法並不用於特指同一個實施例中，當然也可能是同一個實施例中。除非特別指出，「或」可以涵蓋「和/或」的意思。本領域技術人員應該理解以上對各用詞的說明僅僅提供一些示例性的用法，並不用於限定這些詞。本實用新型的實施例公開了一種集成有功率電晶體和具有溝槽的肖特基二極體
的功率器件。根據本實用新型的一個實施例，該功率器件包括半導體襯底；形成於所述半導體襯底上的功率電晶體，其中所述功率電晶體包括漏區、源區、柵區以及耦接所述漏區的漏極金屬；形成於所述功率電晶體漏區中的溝槽阻隔體，其中所述溝槽阻隔體包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽被所述漏區的一部分隔開；以及形成於所述第一溝槽和第二溝槽之間的肖特基二極體，其中所述肖特基二極體具有陽極和陰極，所述陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述功率電晶體的所述第一溝槽和第二溝槽隔開的漏區部分。根據本實用新型的一個實施例，所述第一溝槽和第二溝槽採用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述功率電晶體的漏區隔離。根據本實用新型的一個實施例，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側牆，其中所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側牆覆有介電材料。根據本實用新型的一個實施例，所述功率電晶體的漏區金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的導電材料接觸。根據本實用新型各實施例的功率器件，其中具有溝槽阻隔體的肖特基二極體的反向洩漏電流很小，該肖特基二極體可以阻止電流在所述功率器件中朝不希望的方向流通，而在該功率器件希望導通電流的方向上施加的電壓稍大於所述肖特基二極體的正嚮導通電壓(例如，O. 3V)時，該肖特基二極體正嚮導通並允許電流在該功率器件希望導通電流的方向上流通。因而，根據本實用新型各實施例的集成有肖特基二極體的功率器件，具有良好的單向導通電流性能，即可以在需要導通電流的方向上(正向)允許電流流通，而在不希望導通電流的方向上(反向)阻止電流流通，並且反向洩漏電流較小。另外，與圖I中示意出的現有技術中的功率器件PT不同，根據本實用新型各實施例的功率器件中不包含寄生的雙極型結型電晶體BJT。因此，根據本實用新型實施例的集成有功率電晶體和具有溝槽阻隔體的肖特基二極體的功率器件可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題，從而在應用過程中，降低了對與該功率器件集成於同一襯底上的其它電路造成的影響。圖3A示出了根據本實用新型一個實施例的功率器件300的縱向剖面示意圖。在圖3A中所示的示例性實施例中，該功率器件300包括結型場效應電晶體(JFET)301、肖特基二極體303和溝槽阻隔體305。根據本實用新型的圖3A所示的示例性實施例，功率器件300具有P型襯底307，該P型襯底307可能包括P+型重摻雜襯底部分和P_型輕摻雜外延層部分。功率器件300還可以進一步包括形成於P型襯底307上的N型阱區309，以及形成於N型阱區309中的P型摻雜區311。本領域的普通技術人員應該可以理解，所述P型摻雜區311可以作為JFET 301的柵區，所述N型阱區309的位於所述P型摻雜區311左側的部分可以作為JFET 301的漏區，而所述N型阱區309的位於所述P型摻雜區311右側的部分可以作為JFET 301的源區。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括N+型重摻雜區313，該N+型重摻雜區313形成於所述N型阱區309的位於所述P型摻雜區311右側的部分中，並且接近其上表面Al。所述N+型重摻雜區313可以用作JFET 301的源區歐姆接觸。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括P+型重摻雜區315，該P+型重摻雜區315形成於所述P型摻雜區311中，並且接近其上表面Al。所述P+型重摻雜區315可以用作JFET 301柵區的歐姆接觸。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述功率器件300還可以進一步包括漏極金屬317、柵極金屬319和源極金屬321，它們分別用作功率器件300的漏電極D、柵電極G和源電極S，並且分別與所述JFET 301的漏區(所述N型阱區309的位於所述P型摻雜區311左側的部分)、柵區(P型摻雜區311)和源區(所述N型阱區309的位於所述P型摻雜區311右側的部分)耦接。根據本實用新型的一個實施例，所述柵極金屬319通過與所述P+型重摻雜區315接觸而耦接至所述柵區。類似地，所述源極金屬321通過與所述N+型重摻雜區313接觸而耦接至所述源區。根據本實用新型的一個示例性實施例，JFET 301和肖特基二極體303共用P型襯底307以及N型阱區309。肖特基二極體303包括陰極和陽極，其中所述陰極包括所述N型阱區309，所述陽極包括所述漏極金屬317，從而形成金屬半導體接觸。根據本實用新型的一個示例性實施例，溝槽阻隔體305鄰近所述肖特基二極體303而形成，用於阻擋肖特基二極體303的反向洩漏電流。根據本實用新型的一個示例性實施例，溝槽阻隔體305包括第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2，該第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2形成於所述N型阱區309的用作所述JFET 301的漏區的部分中，並且被JFET 301的漏區的一部分隔開，從而該第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2分別位於所述肖特基二極體303的左側和右側。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述的第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2均具有底部和側壁，並且它們的底部和側壁覆蓋有介電材料層305d，該第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2由導電材料305。填充。其中所述導電材料305。耦接所述漏極金屬317。根據本實用新型的一個實施例，所述導電材料305。與所述漏極金屬317部分接觸。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述介電材料層305D可以包括二氧化矽。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述導電材料305。可以包括摻雜的多晶矽。圖3B示出了採用圖3A中所示的功率器件300構建將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo的轉換電路的一種示例性實施方式。如圖3B所示，漏極金屬317耦接輸入電壓Vin，柵極金屬319耦接至電氣地，源極金屬321耦接輸出端用於輸出電壓Vo。當輸入電壓Vin大於肖特基二極體303的正嚮導通電壓時，功率器件300開始導通，電流從JFET 301的漏區流向JFET 301的源區(也就是從Vin流向Vo)。由於溝槽阻隔體305形成於所述第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2中，並且填充所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2的導電材料305c被介電材料層305d與所述N型阱區309隔離，因此，消除或者至少減小了在功率器件300中形成寄生雙極性結型電晶體(BJT)的可能性。更進一步的，介電材料層305d阻止了從導電材料305。向N型阱區309的載流子注入，從而消除或者至少減小了由寄生BJT引起的載流子注入襯底307的問題。因此，根據本實用新型實施例的功率器件300，其集成有JFET 301和具有溝槽阻隔體305的肖特基二極體303，該功率器件300在導通狀態及肖特基二極體303正向偏置(導通)的情況下，載流子注入襯底307的可能性被消除或者至少降低了。在另一方面，當輸出電壓Vo大於輸入電壓Vin時，肖特基二極體303從正向偏置轉變為反向偏置。由於只有電子參與形成電流，肖特基二極體303的反向恢復時間很短。當肖特基二極體303的陰極到陽極的電壓隨著Vo的增大而不斷增大時，在所述第一溝槽305T1和第二溝槽305Τ2周圍的N型阱區309中將開始形成耗盡區323。根據本實用新型的一個示例性實施方式，所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2的距離被設置為使得在所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2周圍分別形成的耗盡區323在相對較低的肖特基二極體303反向偏置電壓(例如1疒10V)下融合。在所述第一溝槽305Τ1和第二溝槽305Τ2周圍分別形成的耗盡區323相互融合後，肖特基二極體陰極(309)到陽極(317)的電壓基本保持穩定，從而使 肖特基二極體303受蔽護而不受輸出電壓Vo繼續增大將對其造成的損害。因此，根據本實用新型實施例的功率器件300中，溝槽阻隔體305不僅有益於降低所述肖特基二極體303的反向洩漏電流，而且有助於使所述肖特基二極體303在具有相對較小的陰極區域的情況下，便可以具有較高的反向擊穿電壓。因而也有助於提高功率器件300的擊穿電壓，並降低功率器件300的尺寸。另一方面，溝槽阻隔體305還有助於消除或者至少減小在功率器件300中形成寄生BJT的可能性，從而消除或者至少在很大程度上減小了不必要的載流子向功率器件300的襯底307注入的可能性。根據本實用新型的一個示例性實施例，功率器件300具有不對稱的截止特性，也就是說，功率器件300從漏電極317到源電極321和/或柵電極319的方向上可以承受的電壓大於從源電極321和/或柵電極319到漏電極317的方向上可以承受的電壓。為了實現這種不對稱的截止特性，根據本實用新型的一個示例性實施例，位於溝槽阻隔體305到柵區311之間的N型阱區309部分的寬度(例如圖3Α中的Wl)大於位於柵區311到源區歐姆接觸313之間的N型阱區309部分的寬度(例如圖3Α中的W2)，W1>W2。以上基於圖3Α和圖3Β對根據本實用新型各實施例的功率器件300進行了說明，雖然在上述說明中，功率器件300示例性地包括JFET 301，與肖特基二極體303和溝槽隔離體305集成。然而上述對本實用新型各實施例的示例性說明並不用於對本實用新型進行限定，根據本實用新型的變形實施例及實施方式，功率器件300還可能包括其它類型的功率電晶體，例如金屬氧化物半導體場效應電晶體(M0SFET)、雙極型結型電晶體(BJT)等代替前述各實施例中的JFET 301與所述肖特基二極體303及溝槽阻隔體305集成。根據本實用新型各實施例及其變形實施方式的功率器件的有益效果不應該被認為僅僅局限於以上所述的。根據本實用新型各實施例的這些及其它有益效果可以通過閱讀本實用新型的詳細說明及研究各實施例的附圖被更好地理解。圖4A-4C示出了根據本實用新型一個實施例的製造集成有功率電晶體和溝槽阻隔肖特基二極體的功率器件的製造過程的示意圖。首先，如圖4Α所示，提供半導體襯底402，並在接下來的步驟中在所述半導體襯底402上形成功率電晶體404。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述半導體襯底402可以包括P型半導體襯底。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述半導體襯底402可以包括P+重摻雜半導體襯底層和形成於該P+重摻雜半導體襯底層上的P_輕摻雜半導體外延層。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述功率電晶體404可以包括N溝道JFET。形成所述N溝道JFET 404的步驟可以包括在所述半導體襯底402上形成N型阱區406 ；以及在所述N型阱區406中形成P型柵區408。根據本實用新型的一個示例性實施例，形成所述N溝道JFET 404的步驟可以進一步包括在所述P型柵區408中形成P+重摻雜區410 ；以及在位於所述柵區408任一側的所述N型阱區406的部分中形成N+重摻雜區412 (例如圖4A中示意為在位於所述柵區408右側的所述N型阱區406的部分中形成N+重摻雜區412)。接下來，如圖4B所示，在所述N型阱區406中形成溝槽阻隔體414。根據本實用新型的一個示例性實施例，形成所述溝槽阻隔體414的步驟包括在位於所述柵區408沒有形成N+重摻雜區412那一側的所述N型阱區406的部分中形成第一溝槽406T1和第二溝槽406Τ2 ;在所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2的底部和側壁上均形成覆蓋介電材料層418 ；以及採用導電材料420填充所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2。根據本實用新型的一個 示例性實施例，所述介電材料層418包括二氧化矽。根據本實用新型的一個示例性實施例，所述導電材料420包括摻雜的多晶娃。下一步，如圖4C所示，在所述N型阱區406上形成介電層422，並且對該介電層422進行刻蝕以露出所述功率電晶體404柵區408的一部分(例如所述P+重摻雜區410)、所述功率電晶體404源區的一部分(例如所述N+重摻雜區412)、位於所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2之間的N型阱區406部分、以及所述第一溝槽406Τ1和第二溝槽406Τ2中的導電材料420的一部分。接著，在所述介電層422上形成金屬層424並將該金屬層424刻蝕形成漏極金屬424D、柵極金屬424e和源極金屬424s，分別用作功率電晶體404的漏電極、柵電極以及源電極，並分別耦接露出的N型阱區406部分和導電材料420部分、露出的所述柵區408部分和露出的所述源區部分。根據本實用新型的示例性實施例，所述漏極金屬424D、柵極金屬424e和源極金屬424s分別與露出的N型阱區406部分和導電材料420部分、露出的P+重摻雜區410和露出的N+重摻雜區412接觸。在這一步中，同時也形成了肖特基二極體428，位於所述所述第一溝槽406T1和第二溝槽406Τ2之間，所述漏極金屬424D用作該肖特基二極體428的陽極，所述N型阱區406用作該肖特基二極體428的陰極。以上基於圖4A-4C對根據本實用新型實施例的製造集成有功率電晶體404和具有溝槽阻隔(406)的肖特基二極體428的功率器件400的製造過程的說明，並不用於將本實用新型限制在如上所描述的各具體實施方式
中。根據本實用新型的變形實施例，所述半導體襯底402可以包括N型半導體襯底，所述功率電晶體404可以包括P溝道JFET。根據本實用新型另外的變形實施例，所述功率電晶體404可以包括其它類型的功率電晶體(例如MOSFET, BJT等)，而不僅僅局限於JFET。雖然本說明書中以集成有N溝道JFET和肖特基二極體的功率器件為例對根據本實用新型各實施例的集成有功率電晶體和肖特基二極體的功率器件及其製造過程進行了示意與描述，但這並不意味著對本實用新型的限定，本領域的普通技術人員應該理解這裡給出的結構及原理同樣適用於該功率器件中集成的功率電晶體為P溝道JFET、N溝道/溝道M0SFET、功率BJT、DMOS等高壓電晶體器件及其它類型的半導體材料及半導體器件的情形。雖然根據本實用新型的某些實施例，選用摻雜的多晶矽來填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽，然而這並不用於限定填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽的導電材料為摻雜的多晶矽。本領域的技術人員應該理解，填充溝槽阻隔體的第一溝槽和第二溝槽的導電材料可能包括與器件製造工藝相兼容的其它導電材料(例如金屬、其它半導體、半金屬、和/或它們的組合物)。因此，這裡的「摻雜的多晶矽」意味著涵蓋了矽及除矽以外的其它導電材料及其組合物。因此，上述本實用新型的說明書和實施方式僅僅以示例性的方式對本實用新型實施例的功率器件及其製造過程進行了說明，並不用於限定本實用新型的範圍。對於公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術領域的普通技術人員所了解。本實用新型所公開的實施例的其 他變化和修改並不超出本實用新型的精神和保護範圍。
權利要求1.一種功率器件，包括 半導體襯底； 功率電晶體，形成於所述半導體襯底中，其中所述功率電晶體包括漏區、源區、柵區以及耦接所述漏區的漏極金屬； 溝槽阻隔體，形成於所述功率電晶體的漏區中，其中所述溝槽阻隔體包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區的一部分隔開；以及 肖特基二極體，形成於所述第一溝槽和第二溝槽之間，其中所述肖特基二極體具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區的一部分。
2.如權利要求I所述的功率器件，其特徵在於，所述第一溝槽和第二溝槽採用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述功率電晶體的漏區隔離。
3.如權利要求2所述的功率器件，其特徵在於，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。
4.如權利要求2所述的功率器件，其特徵在於所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。
5.一種功率器件，包括 半導體襯底，具有第一導電類型； 阱區，形成於所述半導體襯底中，並且具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型； 柵區，形成於所述阱區中，並且具有所述的第一導電類型； 第一溝槽和第二溝槽，形成於位於所述柵區一側的所述阱區中，並且由所述阱區的一部分隔開；以及 漏極金屬，與將所述第一溝槽和第二溝槽隔開的那部分阱區接觸，形成金屬半導體接觸。
6.如權利要求5所述的功率器件，其特徵在於所述第一溝槽和第二溝槽採用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述阱區隔離。
7.如權利要求6所述的功率器件，其特徵在於所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。
8.如權利要求6所述的功率器件，其特徵在於，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側壁，並且所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。
9.如權利要求5所述的功率器件，其特徵在於所述阱區包括漏區和源區，其中，所述柵區位於所述漏區和所述源區之間。
10.如權利要求5所述的功率器件，其特徵在於進一步包括 柵歐姆接觸區，形成於所述柵區中，並具有所述的第一導電類型；及 源歐姆接觸區，形成於位於所述柵區另一側的所述阱區中，並且具有所述的第二導電類型。
11.如權利要求10所述的功率器件，其特徵在於所述溝槽阻隔體到所述柵區之間的距離大於所述柵區到所述源歐姆接觸區之間的距離。
專利摘要提出了一種集成有肖特基二極體的功率器件。根據本實用新型實施例的功率器件包括功率電晶體、肖特基二極體以及溝槽阻隔體，其中所述功率電晶體具有漏區，所述肖特基二極體形成於所述漏區中，所述溝槽阻隔體形成於所述肖特基二極體附近，可以用於降低所述肖特基二極體的反向洩漏電流。根據本實用新型實施例的功率器件具有良好的單向導通電流性能，並且反向洩漏電流較小。另外，根據本實用新型實施例的功率器件還可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題。再者，根據本實用新型實施例的功率器件還可以具有改善的反向擊穿電壓，並且尺寸也可能減小。
文檔編號H01L27/02GK202712186SQ201220319049
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月4日 優先權日2011年8月22日
發明者唐納徳·迪斯尼 申請人:成都芯源系統有限公司