[发明专利]在源极接触沟槽中具有集成的伪肖特基二极管的功率MOSFET

说明书

本申请涉及在源极接触沟槽中具有集成的伪肖特基二极管的功率MOSFET。本实施例提供了一种半导体器件的区域，其包括在半导体衬底中被配置为沟槽MOSFET的多个功率晶体管单元。至少一个有源功率晶体管单元还包括沟槽源极区域，其中沟槽源极接触的沟槽底表面被覆盖有绝缘层和在绝缘层顶部上的导电材料层，以用作有源功率晶体管单元中的集成的伪肖特基势垒二极管。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月12日提交的美国临时申请序号62/697,193的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本实施例一般涉及半导体器件，更具体地涉及新颖的功率MOSFET器件。

背景技术

诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)之类的绝缘栅极场效应晶体管(IGFET)已经被使用于诸如dc-dc转换器之类的许多功率开关应用中。在典型的MOSFET中，栅极电极利用适当的栅极电压的施加来提供导通和截止控制。举例来说，在n型增强模式MOSFET中，响应于超过固有阈值电压的正栅极电压的施加，当在p型体区域中形成导电n型反型层(即，沟道区域)时，发生导通。反型层将n型源极区域连接到n型漏极区域，并允许这些区域之间的多数载流子传导。

MOSFET由于它们的构造而在源极区域和漏极区域之间具有本征体二极管。例如，在n沟道增强模式MOSFET中，将体二极管形成在源极的p+阱和漏极的n-区域之间。即使当MOSFET截止时，该体二极管也会传导电流，其已知为反向电流。MOSFET无法完全导通，直到体二极管传导可忽略。MOSFET体二极管传导是一个严重影响任何系统设计的问题，特别是那些包含MOSFET开关电路的系统。这种电路的一些示例包括SMPS、DC-DC转换器等。体二极管传导的问题发生在沟槽MOSFET和平面MOSFET中。

过去减少沟槽MOSFET中体二极管传导影响的努力包括在源极沟槽的底部处集成肖特基二极管或者将源极沟槽的底部开口到源极区域下方的p-外延或n-外延区域。具体地，通过在源极接触沟槽的壁上和底部处沉积金属层来并入肖特基二极管。然而，这种配置在源极沟槽的侧壁和周围的半导体区域之间创建欧姆接触，并且在源极沟槽的底部部分和位于其下方的半导体区域之间创建肖特基接触。尽管这可能有助于减少通过MOSFET的反向漏电流，但由于金属层与半导体直接接触，因此该反向漏电流是不可忽略的。

另外，在MOSFET的制造期间沉积这样的金属层可能需要附加的光阻掩模，这可能进一步增加生产成本。

因此，具有可忽略的体二极管传导并且在制造期间可以在无需任何额外掩模的情况下制造的MOSFET器件配置将是有利的。

发明内容

本实施例通过将源极接触沟槽的一部分转换为肖特基类器件来提供用于减小沟槽MOSFET中的体二极管传导的解决方案。更具体地，实施例涉及一种改进的和新颖的制造工艺和器件配置，用于为MOSFET器件提供具有伪肖特基沟槽源极接触的单元，以用于改善高频功率开关应用的性能。

这种配置在DC-DC转换器中的MOSFET开关期间产生超低的反向恢复电荷和软恢复。它可以显著改善MOSFET开关波形，从而导致更强大的器件性能和更好的效率。实施例与标准分立沟槽MOSFET器件完全兼容，并且具有成本效益，因为它们仅需要一个附加的掩模层和一些额外的工艺步骤。与普通的集成肖特基方法不同，所提出的结构不需要用于肖特基的专用区域，因此充分利用了有源区域。此外，它不需要开发和调整肖特基接触方案，这可以潜在地缩短开发时间。

附图说明

在结合附图阅读以下具体实施例的描述后，本发明的这些和其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见，其中：

图1图示出了包括具有第一配置的多个基本(TMOS)单元的示例半导体器件的局部垂直横截面图。