[发明专利]半导体装置及用于其制造的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，以及用于其制造的方法。

背景技术

在现代机动车中，越来越多的功能借助电器件来实现。由此出现 了对于电功率的越来越高的要求。为了满足该要求，必须提高在机动 车中的发电系统的效率。迄今，通常将PN二极管作为齐纳二极管使 用在机动车的发电机系统中。PN二极管的优点一方面是低的截止电 流并且另一方面是高的鲁棒性。然而，主要的缺点是比较而言高的流 电压(Flussspannung)UF。在室温下，电流在大约0.7V的流电压UF 时才开始流动。在其中电流密度大约为500A/cm2的正常的工作条件 下，流电压UF上升直到超过1V。这导致了效率的降低。

基于理论上的考虑，肖特基二极管可以考虑作为替代。肖特基二 极管具有明显比PN二极管低的流电压。例如在大约500A/cm2的电 流密度情况下，肖特基二极管的流电压大约为0.5V至0.6V。此外， 肖特基二极管作为多数载流子器件在快速的开关工作时提供了优点。 然而，就已知而言，肖特基二极管使用在机动车发电机系统中还未实 现。这可能可以归因于肖特基二极管的一些重要的缺点，这些缺点使 得这种应用显得尚为遥远。首先，与PN二极管相比，肖特基二极管 具有较高的截止电流。该截止电流还强烈地取决于截止电压。最后， 肖特基二极管表现出较差的鲁棒性，特别是在高温时。这些缺点迄今 阻止了肖特基二极管在机动车中的应用。

由1998年京都举办的功率半导体和IC国际讨论会的会议论文集 的、T.Sakai等人所著的“Experimental investigation of dependence of electrical characteristics on device parameters in Trench MOS Barrier肖 特基Diodes”，第293-296页，以及由DE 69428996T2已经公开了 针对改进肖特基二极管的特性的措施，这些措施导致了所谓的TMBS (TMBS＝Trench-MOS-Barrier-Schottky-Diode)。这种TMBS的一个优 点在于截止电流的可能的减小。在此，截止电流主要沿着被引入的二 极管结构中的沟槽的表面流过二极管的MOS结构的准反型层。结果 是，MOS结构可通过注入所谓的“热”载流子而被从n外延层 (Epischicht)退化到氧化物层(Oxidschicht)，并且在特别不利的条 件下甚至可被损毁。因为为了形成反型通道需要一定的时间，所以空 间电荷区可在快速的开关过程开始时短时地进一步扩展，并且因此电 场强度上升。这会导致二极管在击穿中的短时的、不希望的工作。由 此，较少推荐将在截止电流方面被改善的TMBS作为齐纳二极管来使 用并且在击穿区域中工作。

发明内容

按照本发明，提出了一种半导体装置，包括一个带有集成的PN 二极管的沟槽-MOS-势垒-肖特基-二极管，所述PN二极管用作 箝位元件，其中，在该包括一个由肖特基二极管、MOS结构和PN二 极管构成的组合的半导体装置中，该PN二极管的击穿电压比该MOS 结构和该肖特基二极管的击穿电压低，该半导体装置在截止运行中可 以以400A/cm²至600A/cm²数量级的高电流密度工作。

按照本发明，提出了一种用于制造根据上述技术方案的半导体装 置的方法，其中，将一个n层施加到一个n+衬底上，在该n层中引入 一些沟槽，将这些沟槽用氧化物层覆盖，将该氧化物层从这些沟槽的 底以及附加地从这些沟槽的壁的一部分去除，为了形成p区将这些沟 槽的被去除氧化物层的部分用p掺杂的Si或者多晶硅填满，并且将 该n+衬底和该n层用接触层覆盖，其中将这些沟槽的未被p区填满的 区域完全地用所述接触层的材料填满。

按照本发明，还提出了一种用于制造根据上述技术方案的半导体 装置的方法，其中，将一个n层施加到一个n+衬底上，在该n层中引 入一些沟槽，将这些沟槽用氧化物层覆盖，将该氧化物层从这些沟槽 的底局部地去除，将这些沟槽的底的被去除氧化物层的部分用掺杂物 质覆盖，接着为了形成在这些沟槽下面的p区执行一个扩散过程，并 且将该n+衬底和该n层用接触层覆盖，其中将这些沟槽完全地用所述 接触层的材料填满。