[发明专利]一种超势垒整流器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率半导体器件，特别是指一种超势垒整流器件以及该整流器件的制造方法。

背景技术

功率半导体整流器件包含有肖特基二极管，肖特基二极管是以贵金属（如金、银、铂、钛、镍、钼等）与半导体接触，以形成异质结势垒而制成的半导体器件。此器件有以下问题：

1）器件的正向压降Vf主要决定于金属与半导体接触势垒，为调节Vf以满足不同应用场合的需求，需调节势垒金属的组成及形成，这导致Vf的调节工艺复杂而难以满足Vf多样性的要求。

2）反向漏电流较大导致反向耗散功率较高，且此问题会随温度的升高而加剧，使其在应用中的可靠性降低。

3）使用贵金属材料，成本高，且由于重金属沾污，其制造工艺与CMOS标准工艺难以兼容。

肖特基二极管的以上不足之处增加了其工艺难度与制造成本，降低了其在应用中的可靠性。

目前中国专利ZL01143693.X与中国专利ZL01800833.X分别公开了一种《制造功率整流器件以改变工作参数的改进方法及所得器件》和一种《制备功率整流器装置以改变操作参数的方法及其制得的装置》，此两种半导体整流器件并不使用肖特基势垒，其发明采用与CMOS工艺兼容的金属层，通过PN结的MOS结构来实现器件的功能，增加了器件制造的兼容性、提高了器件Vf参数的可调节性。

功率半导体整流器的几个重要参数包括正向压降Vf（以下简称Vf）、反向漏电Ir、反向恢复时间Trr和反向恢复的软度。其中Vf、Ir和Trr决定了功率半导体整流器的功耗大小和效率，Vf越低，Ir和Trr越小，器件的功耗越小，效率就越高；而Ir、Trr和反向恢复的软度决定了器件在应用时的可靠性及应用范围，Ir和反向恢复时间越小，反向恢复越软则器件的可靠性就越高，应用范围也就越广。

由上两篇中国专利可以发现其仍存在以下问题；

1）此类的整流器件的P型阱（即专利ZL01143693.X中深P区，专利ZL01800833.X深硼洞穴）决定了其Vf和Ir两个参数，P型阱宽则Vf变大，Ir变小，P型阱窄则Vf变小，Ir变大，即Vf参数和Ir参数存在跷跷板效应，而实际应用时Ir要求在10uA的范围内，则限制了Vf值进一步缩小的空间；

2）该器件沟道长度短（0.25um到0.1um），为得到较好的Ir特性，需要较浓的沟道杂质浓度，则必然带来Vf值的进一步增加，且由于沟道较短，在高温时Ir性能急剧恶化，导致器件功耗进一步增加，可靠性降低；由于该器件沟道长度短、沟道杂质浓度较浓，导致其反向恢复时间长、反向恢复软度硬，则器件功耗大、可靠性降低、应用范围有限；

3）中国专利ZL01143693.X中，器件横向沟道的形成是经过氧化层淀积，氧化层各向同性腐蚀形成倾斜的离子注入掩膜，通过它注入离子形成沟道区的横向缓变PN结，如专利ZL01143693.X中图14A、图14B；专利ZL01800833.X中，器件横向沟道是由光刻胶掩膜来确定的，其中光刻胶掩膜经过两次蚀刻，而且第二次刻蚀使用氧气等离子体等向蚀刻，如ZL01800833.X中图2I；此两种方法工艺都较复杂，另外此两种器件沟道的长度（0.25um到0.1um）取决于腐蚀后掩膜层的尺寸与形貌，而光刻套准精度和腐蚀的条件对刻蚀后掩膜层的尺寸与形貌又影响严重，其沟道长度的工艺窗口较小而导致Vf的工艺窗口小。由于对掩膜层的最小宽度有一定要求，其限制了器件密度的进一步增大，且工艺制造难度大，窗口小，容易造成器件参数波动较大、一致性差等问题，降低了器件在实际应用中的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种超势垒整流器件，该整流器件在保证器件Ir性能的前提下，进一步降低了整流器件的正向压降Vf，减小了器件的反向恢复时间Trr，提高了器件反向恢复的软度，提高了器件的高温特性，增大了器件制造的工艺窗口。

本发明所要解决的另一技术问题是：提供一种超势垒整流器件的制造方法，该制造方法省掉上述复杂的MOS沟道区形成方法，使流程简单化，工艺窗口增大，节省成本。