[发明专利]半导体结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及用于电力装置的金属氧化物半导体场效应晶体管与肖特基二极管(Schottky diodes)。

背景技术

肖特基二极管通常应用于需要快速切换的装置例如电力电路中。当标准的硅二极管的顺向压降(forward voltage drop)为约0.6伏特时，在约1mA的顺向偏压(forward biases)的肖特基二极管顺向压降为0.15～0.45伏特，亦使其有益于电压箝制(voltage clamping)的应用方面，并避免晶体管饱和(transistorsaturation)。

图1示出一种应用，其包含电力电路，其提供电流至负载电路。上述电力电路包含高压侧(high side)1与低压侧(lower side)2，二者分别具有金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor；MOSFET)PM1与PM2。当高压侧1关闭时，低压侧2需要快速地提供电流。然而，本体二极管Bdiode均为寄生二极管，其切换速度低，因此通常加入外部的肖特基二极管3，以改善其切换性能。

传统上，将单一的肖特基二极管个别封装而成的分离的肖特基二极管，是用于外部的肖特基二极管3。然而，分离的肖特基二极管的使用存在着一些缺点。首先，附加的传导线会造成寄生电容与寄生电感的增加，而降低肖特基二极管3的切换速度。另外，亦会增加制造上的成本与复杂度。

发明内容

有鉴于此，业界需要一种技术，将肖特基二极管纳入半导体装置中，以获得提升切换速度的优点，并同时克服已知技术中的缺点。

为达成上述目的，本发明提供一种半导体结构，包含：衬底；第一导电类型的第一阱区，位于上述半导体衬底中；含金属层，位于上述第一阱区上，其中上述含金属层与上述第一阱区形成肖特基势垒(Schottky barrier)；以及上述第一导电类型的第一重掺杂区，位于上述第一阱区中，其中上述第一重掺杂区水平地与上述含金属层隔开。

根据本发明的半导体结构，还包含第二阱区，位于所述第一阱区中，所述第二阱区为导电形式与所述第一导电形式相反的第二导电形式。

根据本发明的半导体结构，其中所述第二阱区形成环状区而环绕在所述含金属层下的区域，而且第二阱区的内部与所述含金属层的外部重叠。

根据本发明的半导体结构，还包含：虚置栅极介电质，位于所述第一阱区上；以及虚置栅极，位于所述虚置栅极介电质上，其中所述虚置栅极介电质与所述虚置栅极实质上环绕所述含金属层。

根据本发明的半导体结构，还包含：重掺杂接触区，位于所述含金属层下，其中所述重掺杂接触区为导电形式与所述第一导电形式相反的第二导电形式，且所述重掺杂接触区是为所述第一阱区所环绕。

根据本发明的半导体结构，其中所述第一导电形式为N型，所述第二导电形式为P型。

根据本发明的半导体结构，还包含：第三阱区，位于所述第一阱区中，所述第三阱区是导电形式与所述第一导电形式相反的第二导电形式；栅极介电质，其自所述第一阱区上延伸至所述第三阱区上；栅极，位于所述栅极介电质上，其中所述第一重掺杂区与所述第三阱区的一部分是，位于所述栅极的相反侧；以及所述第一导电形式的第二重掺杂区，位于所述第三阱区中、且相邻于所述栅极，其中所述第二重掺杂区电连接于所述含金属层。

根据本发明的半导体结构，其中所述含金属层是接地的状态。

本发明又提供一种半导体结构，包含：半导体衬底；第一导电类型的第一阱区，位于上述半导体衬底中；肖特基二极管；以及第一金属氧化物半导体场效应晶体管。上述肖特基二极管具有含金属层，位于上述第一阱区上，其中上述含金属层与上述第一阱区形成肖特基势垒。上述第一金属氧化物半导体场效应晶体管具有：第二阱区，位于上述第一阱区中，上述第二阱区为导电类型与上述第一导电类型相反的第二导电类型；栅极介电质，其自上述第一阱区上延伸至上述第二阱区上；第一栅极，位于上述栅极介电质上；上述第一导电类型的第一源极区，位于上述第一阱区中、且相邻于上述第一栅极，其中上述第一源极区电连接于上述含金属层；及上述第一导电类型的第一漏极区，位于上述第一阱区中、且相邻于上述第一栅极。