[发明专利]TMBS器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种TMBS器件，包括：在N型外延层中形成有多个沟槽栅结构，沟槽栅结构的栅介质层分成两部分，位于沟槽的侧面顶部部分的第二栅介质层材料的介电常数大于沟道的侧面底部的第一栅介质层的二氧化硅的介电常数。第二栅介质层覆盖沟槽的侧面的深度大于等于肖特基金属接触的结深，用以减少肖特基金属接触区域的电场强度，从而减少TMBS器件的反向漏电流；位于肖特基金属接触区域底部的N型外延层被第一栅介质层侧面覆盖而具有较好的电场强度分布从而能消除第二栅介质层对器件的反向击穿电压的影响。本发明还公开了一种TMBS器件的制造方法。本发明能降低器件的反向漏电流同时使器件的反向击穿电压以及正向导通电压得到保持。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽型MOS势垒肖特基二极管(Trench MOS Barrier Controlled Schocttky Rectifier,TMBS)器件；本发明还涉及一种TMBS器件的制造方法。

背景技术

TMBS器件相对于平面结构的肖特基二极管增加了沟槽栅MOSFET结构，沟槽栅MOSFET的沟槽之间的表面形成肖特基接触，沟槽栅MOSFET用于在肖特基二极管的反向偏置时对沟槽之间的N型外延层进行横向耗尽，从而能够提高反向击穿电压，这样也能够采用更高掺杂浓度或更薄的N型外延层，从而能降低器件的正向导通电阻以及正向导通电压(VF)。

如图1所示，是现有TMBS器件的结构示意图；在N型半导体衬底101的表面形成由N型外延层102，在所示N型外延层102中形成由沟槽栅结构，包括沟槽以及形成于沟槽的内侧表面的栅介质层103以及填充于沟槽中的多晶硅栅104。

正面金属层覆盖在所述沟槽栅结构的表面以及沟槽栅结构外即沟槽外的所述N型外延层102的表面，正面金属层包括直接和所述N型外延层102接触的钛和硅化钛105以及位于所述钛和硅化钛105顶部的正面金属层106，正面金属层106的材料通常为铝或铜。由所述钛和硅化钛105和对应的所述N型外延层102相接触形成所述肖特基金属接触。

在N型半导体衬底101的背面形成有背面金属层。正面金属层106引出正极；所述背面金属层引出负极。

图1所示的结构的特点是栅介质层103为单一的结构，以及位于沟槽侧面的各位置的栅介质层103的工艺结构相同，通常，栅介质层103直接采用二氧化硅组成。而采用二氧化硅组成栅介质层103时容易产生较大的反向漏电流(Reverse I，IR)。而当栅介质层103改为其它单一材料时又会对的器件的反向击穿电压造成不利影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种TMBS器件，能降低器件的反向漏电流同时使器件的反向击穿电压以及正向导通电压得到保持。为此，本发明还提供一种TMBS器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的TMBS器件包括：

在N型外延层中形成有多个沟槽栅结构，各所述沟槽栅结构包括沟槽以及形成于各所述沟槽中的内部表面形成有栅介质层以及填充在形成有所述栅介质层的各所述沟槽中的多晶硅栅。

所述栅介质层分成两部分，第一部分为由二氧化硅层组成的第一栅介质层，所述第一栅介质层形成于所述沟槽的底部表面和侧面的底部部分；第二部分为由介电常数高于二氧化硅层的绝缘材料组成的第二栅介质层，所述第二栅介质层位于所述沟槽的侧面的顶部部分，所述第二栅介质层的底部和所述第一栅介质层的底部相接，所述第二栅介质层的顶部和所述沟槽的顶部表面相平。

正面金属层覆盖在所述沟槽栅结构表面以及所述沟槽外的所述N型外延层表面；所述正面金属层引出正极。