[发明专利]金氧半导体场效晶体管与肖特基二极管的整合及制作方法

说明书

技术领域

本发明关于一种整合金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSET)与肖特基二极管的半导体组件及其制作方法，尤指一种整合沟渠式金属氧化物半导体晶体管组件与肖特基二极管(trench MOS barrier Schottky，TMBS)的半导体组件及其制作方法。

背景技术

肖特基二极管组件是由金属与半导体接面构成的二极管组件，如同一般PN接面二极管，其具有单向导通的特性。又因肖特基二极管是单载子(unipolar)移动，因此其启动电压较PN二极管组件低，且在顺逆向偏压切换时反应速度较快，故特别用于减低功率耗损量以及增进切换的速度，并广泛地使用于电源转换电路(power converter)上。例如金属氧化物半导体场效应晶体管与肖特基二极管的整合组件即是利用肖特基二极管正向电压降(forward voltage，Vf)远低于金属氧化物半导体场效应晶体管的体二极管(body diode)的电压降，以及其良好的反向恢复(reverse recovery)特性、快速的动态响应时间(dynamic response time)等优点实现低功耗的要求。

公知肖特基二极管组件采取外接方式与转换电路中的金属氧化物半导体场效应晶体管并联连接，然而由于无法避免连接肖特基二极管至金属氧化物半导体场效应晶体管时产生的寄生电感，且外接式的肖特基二极管组件的成本较高，因此在功率半导体装置的技术领域中，亦有沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管与肖特基二极管整合组件，即TMBS的发展。请参阅图1，图1为一公知的TMBS组件的示意图。如图1所示，公知的TMBS包括一N型的基底100，其一表面包括一外延硅层102与复数个深度及宽度皆相同的沟槽104a、104b。基底100上设置有至少一金属氧化物半导体场效应晶体管单元110与肖特基二极管单元120。金属氧化物半导体场效应晶体管单元110包括一设置于沟槽104a内，且由一薄介电层112与导电层114构成的沟渠式栅极(trenched gate)116、一重掺杂N型源极118。肖特基二极管单元120的沟槽104b内亦设置有相同的介电层112与填满沟槽104b的导电层114，以及一设置于基底100上的金属层122，与沟槽104b间的基底100接触的金属层122作为肖特基二极管单元120的阳极。而在基底100相对于金属氧化物半导体场效应晶体管单元110与肖特基二极管120的另一表面，设置一金属层106，用以作为金属氧化物半导体场效应晶体管单元110的漏极；以及作为肖特基二极管单元120的阴极。

虽然TMBS可达到整合金属氧化物半导体场效应晶体管110与肖特基二极管120的目标，但在现今更高密度、高功率以及高耐压的组件要求之下，沟槽104a、104b与介电层112、导电层114等膜层的制作以及控制益加严苛；此外更需考虑TMBS与其它高密度工艺如钨工艺等的制作及控制。因此，仍需要一种可达到上述要求的TMBS组件及其制作方法。

发明内容

本发明提供一种整合沟渠式金属氧化物半导体场效应晶体管与肖特基二极管整合组件(TMBS)的半导体组件及其制作方法，以符合更高密度、高功率及高耐压的组件要求。

为达上述目的，本发明提供一种整合金属氧化物半导体场效应晶体管与肖特基二极管的半导体组件的制作方法，包括以下步骤：

提供一具有一第一掺杂类型的半导体基底，所述半导体基底包括一第一表面与一相对的第二表面，且所述第一表面定义有一金属氧化物半导体场效应晶体管区与一肖特基二极管区；

于所述第一表面的所述金属氧化物半导体场效应晶体管区内形成复数个第一沟渠，于所述肖特基二极管区内形成复数个第二沟渠，以及复数个由所述第二沟渠定义的平台，且所述第二沟渠的深度与宽度皆大于(＞)所述第一沟渠；

于所述第一表面与所述第一沟渠与所述第二沟渠的侧壁与底部形成一第一绝缘层；

于所述第一表面形成一第一导电层，所述第一导电层填满所述第一沟渠；

移除所述第一表面上与所述第二沟渠内的所述第一导电层，以于所述金属氧化物半导体场效应晶体管区内形成至少一沟渠式栅极；

于所述第一表面与所述第二沟渠的侧壁与底部形成一第二绝缘层，且所述第二绝缘层的厚度大于所述第一绝缘层的厚度；

于所述第一表面形成一第二导电层，所述第二导电层填满所述第二沟渠；于所述第一表面上形成一层间介电层(ILD)；