[发明专利]一种MOS结构沟槽二极管器件及其制造方法

说明书

本发明公开了一种MOS结构沟槽二极管器件及其制造方法，包括从下至上依次设置的硅衬底、外延层，外延层上开设有依次排布原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽；原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽内侧壁依次设有二氧化硅外层以及多晶硅填充层；外延层上位于相邻的两个原胞沟槽之间的区域设有栅氧化层，栅氧化层的上方设有多晶硅层；原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽的顶部左右两侧设置有第一掺杂区以及第二掺杂区；原胞沟槽顶部的左右两侧以及原胞大沟槽靠近原胞沟槽侧设置有第三掺杂区，还包括左右设置的第一金属层以及第二金属层。本发明通过引入了沟槽MOS的分压及电场屏蔽效果，改进了器件性能，拓宽了适用领域。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体是二极管器件及其制造方法。

背景技术

MOS结构的二极管器件，是一种比较新型的低功耗二极管整流器件，其相比普通的PN结二极管具有更低的正向压降；而与普通的肖特基二极管相比，又具有更低的高温反向漏电，因此比较适合一些需要更低正向压降，同时又需要有较低高温反向漏电的应用场合。

但现有的MOS结构的二极管器件也有不足之处，与肖特基二极管电特性相似，其反向漏电与正向压降也是一对矛盾参数，并且随着温度的升高，所有二极管的漏电都是上升的；在获取平衡后，其综合表现在反向漏电特性上不如PN结二极管，在正向压降上与普通肖特基也无较为明显优势，而在制造工艺复杂度、成本上却相比普通PN结或者肖特基二极管高许多，进而导致传统的MOS结构的二极管器件应用场合具有局限性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种MOS结构沟槽二极管器件，以解决无法兼顾实现低高温漏电特性以及低正向电压的特性技术问题。为此，本发明还提供一种MOS结构沟槽二极管器件的制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种MOS结构沟槽二极管器件，包括从下至上依次设置的第一导电类型的硅衬底、第一导电类型的外延层，其特征在于，所述外延层上开设有从左至右依次排布至少两个原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽，原胞沟槽的宽度小于原胞大沟槽的宽度；

所述原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽内侧壁依次设有二氧化硅外层以及多晶硅填充层；

所述外延层上位于相邻的两个原胞沟槽之间以及原胞沟槽与原胞大沟槽之间的区域设有栅氧化层，所述栅氧化层的上方设有第一导电类型的多晶硅层；

所述原胞沟槽、原胞大沟槽、延展沟槽以及截止沟槽的顶部左右两侧设置有第二导电类型的第一掺杂区以及第二掺杂区；所述第二掺杂区位于第一掺杂区的上方；

所述原胞沟槽顶部的左右两侧以及所述原胞大沟槽靠近原胞沟槽侧设置有第一导电类型的第三掺杂区，所述第三掺杂区位于所述第二掺杂区的上方；

所述外延层上位于所述原胞大沟槽右方的区域设有场氧化层；

还包括左右设置的第一金属层以及第二金属层，所述第一金属层位于所述原胞沟槽、原胞大沟槽以及延展沟槽的上方，所述第一金属层与所述原胞沟槽、原胞大沟槽以及延展沟槽的多晶硅填充层短接，且所述第一金属层与第二掺杂区、第三掺杂区以及多晶硅层短接；

所述第二金属层位于所述截止沟槽的上方，所述第二金属层与所述截止沟槽的多晶硅填充层短接；

所述第一金属层与所述第二金属层均通过二氧化硅外层与场氧化层分隔。

本发明通过引入了沟槽的MOS结构，利用MOS结构中的氧化物分压，及其相邻沟槽之间对源区PN结的电场屏蔽，综合实现了传统MOS结构二极管器件的低高温反向漏电特性与新型TMBS结构肖特基二极管低正向压降的特点，改进了器件性能，拓宽了适用领域。通过截止沟道的结构设计，进而实现截止表面沟道漏电。通过原胞大沟槽的设计降低了制造光刻工艺要求；以及通过延展沟道的设计，减弱了终端处电场的集中，提高了击穿电压。