[实用新型]一种复合型沟槽MOS器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种复合型沟槽MOS器件结构。

背景技术

随着我国经济持续快速的迅猛发展，能源消耗也逐年增加，特别是在全球变暖的大背景下，“低碳经济”逐渐成为全球热点，因此节约能源已成为我国的基本国策之一。而新型电力电子器件在其中扮演者特别重要的角色，其中沟槽MOS器件是作为如今发展迅速、市场前景好的半导体器件，它具有开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好、可靠性强等优点，在计算机、通讯设备、普通办公设备的电源供应电路以及汽车电子电路领域有着广泛的应用。

大多数功率MOSFET器件的一个特有之处是具有一个“寄生”的漏-源内置二极管。在许多应用场合中，漏-源内置二极管不会处于反偏状态，因此并不影响电路的工作。但随着近些年来微处理器时钟频率的提高，我们需要低电压、大电流和高电流摆率(di/dt>150A)的电压调制模块(VRM)，通常对于DC-DC变换器，工作频率需要提高到1MHZ甚至更高。为满足这一要求，减小沟槽MOS器件的反向恢复电荷Qrr是十分有效的，而且可以阻止导通时的功耗损失和自开启。为了实现这一目的，其中一种做法就是在沟槽MOSFET器件的源极S与漏极D之间并联一肖特基二极管SBD，其发展主要经历了如下历程：

第一阶段是将独立封装的肖特基二极管与独立封装的沟槽MOSFET并联安装在电路板上。缺点是成本高，占用电路板更多面积以及由于较长走线引入寄生电感的影响，带来额外损耗以及EMC和EMI问题。

第二阶段是将独立的肖特基芯片与独立的沟槽MOSFET芯片并联封装在同一半导体器件封装内，依靠打线是沟槽MOSFET芯片和肖特基芯片实现并联。缺点依然是成本高，并且对封装要求高，以及封装后整体面积大。

第三阶段是将沟槽MOSFET与肖特基二极管设计设计制作在同一芯片中，在处理沟槽MOSFET与肖特基二极管的方式上都是采用分区设计加区分制作的方案，而通过打线实现互联，还是占据了大量的芯片面积和成本。因此存在的缺点总是：1、肖特基二极管结构占用了大量硅表面面积，导致芯片面积大，成本高；2、工艺复杂，导致制造成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种复合型沟槽MOS器件结构。

本实用新型实施例提供一种复合型沟槽MOS器件，该器件包括第一导电类型漏极区、位于所述第一导电类型漏极区上方的N+单晶硅衬底和N-外延层、位于所述N-外延层上方的第一导电类型P型阱区层、位于所述第一导电类型P型阱区层上方的第二导电类型源极区层、位于所述第二导电类型源极区层上方的绝缘介质层、和位于所述绝缘介质层上方的源极金属区层，还包括：

沟槽，其穿过所述第一导电类型P型阱区层，延伸至所述N-外延层的内部；

栅氧化层，其与所述沟槽接触；

多晶硅层，其与栅氧化层接触，顶部与所述绝缘介质层接触；

接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层和所述第一导电类型P型阱区层，延伸至所述N-外延层，所述接触孔内填充有金属，所述金属的顶端连接所述金属区层；

接触孔底部氧化层，其位于所述接触孔底部，与所述N-外延层；

接触孔底部多晶层，其与所述接触孔底部氧化层接触，形成TMBS结构；

接触金属层，所述接触金属层底部与所述接触孔底部多晶层接触，所述接触金属层顶部与所述源极金属区层接触，所述接触金属层包括肖特基接触层和欧姆接触层，所述肖特基接触层是所述接触金属层在源极接触孔的侧壁与所述N-外延层接触，所述欧姆接触层是所述接触金属层在源极接触孔的侧壁与所述N+源极和所述第一导电类型P型阱区层接触；

其中，所述源极金属区层为MOS管源极金属电极，即肖特基的阳极金属电极，所述第一导电类型漏极区为MOS管漏极金属电极，即肖特基的阴极金属电极。

上述方案中，所述肖特基接触层包括金属钨连接层、氮化钛阻挡层与金属钛粘结层，所述金属钨连接层与所述源极金属电极层的底部接触，所述氮化钛阻挡层与所述金属钨连接层的侧面端接触，所述金属钛粘结层与所述氮化钛阻挡层的侧面端接触，所述金属钛粘结层在所述接触孔的侧面端与所述N-外延层形成肖特基接触。

上述方案中，所述欧姆接触层所述欧姆接触层位于所述接触孔的侧壁处，所述金属钛粘结层与第二导电类型源极区层形成N+源极欧姆接触；所述金属钛粘结层与P+接触区形成P型阱的欧姆接触。