[发明专利]集成肖特基二极管的MOS器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种集成肖特基二极管的MOS器件的制造方法，包括提供第一导电类型的半导体衬底；在衬底上形成第一导电类型外延层；在外延层进行第二导电类型的掺杂剂的离子注入和扩散以形成多个第二导电类型的体区，且体区之间形成有预定间隔区域；在每一体区形成多个槽栅，第二导电类型的接触区以及第一导电类型的源区；沉积并刻蚀层间介质层，使层间介质层覆盖槽栅及部分源区以形成接触孔；以及在接触孔上方沉积金属层，金属层与预定间隔区域的外延层形成肖特基二极管。本发明无需硅刻蚀直接在衬底表面形成肖特基二极管，可降低工艺复杂度。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种集成肖特基二极管的MOS器件的制造方法。

背景技术

随着半导体工艺和器件技术的发展，采用沟槽型的MOSFET器件（UMOSFET）击穿电压可以轻易的达到上百伏，远超过常规MOSFET器件。同时，由于MOSFET器件本身具有的电压控制以及相对双极器件快的多快关速度，使得功率MOSFET器件在工作电压200V以下的高速开关电源管理应用领域中得到广泛应用。例如，在DC/DC电路通常采用由上下串联的两个功率MOSFET，这两个功率MOSFET器件分别由两个栅极控制信号来控制它们的开启和关断，从而实现对负载传输功率。在DC/DC电路中，为了避免直通电流烧毁器件或电路，在两个功率MOSFET器件轮流工作的开关切换过程中，开关切换的瞬间必须有一个“死区”，在该“死区”时间(dead time)内两个功率MOSFET器件都必须处于关断状态。在这期间，由于感性负载中电流需要续流，因此电流会从下管MOSFET漏极和沟道的寄生二极管（body diode）流过。由于该寄生二极管的正向导通压降很大，所以在死区时间内由寄生二极管产生的功耗也较大。现有技术中，通常采用在该MOSFET器件外部反向并联一个肖特基二极管，通过该肖特基二极管低导通压降的特性来降低死区时间的损耗。此外，这种集成肖特基二极管的结构还可以在器件关断的时候快速将载流子抽取出来，起到类似IGBT中快恢复二极管的功能，从而可以提高器件的开关速度。

在美国专利号No.7,816,732揭示了一种将沟槽MOSFET和肖特基二极管集成到同一颗芯片的方法，通过在器件表面淀积一层氧化物，干法氧化物刻蚀和干法硅刻蚀来形成阳极接触孔、栅极接触孔及源-体接触沟槽，再在阳极接触孔、栅极接触孔及源-体接触沟槽中淀积势垒层、金属钨并化学机械抛光最终形成沟槽式源-体接触区、平面式阳极接触区和平面式栅接触区，该方法无疑增加了工艺复杂度。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种集成肖特基二极管的MOS器件的制造方法，通过该方法无需进行氧化物的淀积和刻蚀即可直接在衬底上表面定义出形成肖特基接触的区域，降低了工艺复杂度并提高了工艺兼容性。

为达成上述目的，本发明提供一种集成肖特基二极管的MOS器件的制造方法，包括如下步骤：提供第一导电类型的半导体衬底；在所述半导体衬底上形成第一导电类型的外延层，所述外延层的多数载流子浓度低于所述半导体衬底的多数载流子浓度；在所述第一导电类型的外延层进行第二导电类型的掺杂剂的离子注入和扩散以形成多个第二导电类型的体区，且所述体区之间形成由预定间隔区域，其中所述第二导电类型与所述第一导电类型相反；在每一所述第二导电类型的体区形成多个槽栅，第二导电类型的接触区以及第一导电类型的源区；沉积并刻蚀层间介质层，使所述层间介质层覆盖所述槽栅及部分所述第一导电类型的源区以形成接触孔；以及在所述接触孔上方沉积金属层，所述金属层与所述预定间隔区域的所述第一导电类型的外延层形成肖特基二极管。

可选的，在每一所述第二导电类型的体区形成多个槽栅，第二导电类型的接触区以及第一导电类型的源区的步骤包括：在所述第二导电类型的体区上表面进行第二导电类型的掺杂剂的离子注入以形成所述第二导电类型的接触区，所述接触区的多数载流子浓度高于所述体区的多数载流子浓度；以及在所述第二导电类型的体区上表面进行第一导电类型的掺杂剂的离子注入以形成所述第一导电类型的源区同时保留部分所述第二导电类型的接触区，所述源区的多数载流子浓度高于所述第一导电类型外延层的多数载流子浓度。