[发明专利]超级势垒整流器的制备方法以及超级势垒整流器

说明书

本发明公开了一种超级势垒整流器的制备方法以及超级势垒整流器，所述制备方法包括：在衬底上形成外延层；在所述外延层上热生长场氧化层；在所述场氧化层上刻蚀有源区；在所述有源区中注入离子并推结形成P阱；在所述有源区中刻蚀沟槽，所述沟槽贯穿所述P阱；在所述沟槽的侧壁以及底部热生长栅氧层；在所述沟槽内淀积多晶硅；在所述有源区中的所述沟槽两侧形成P型体区；在所述P型体区表面以及所述多晶硅表面制作金属电极。本发明技术方案解决了高压超势垒整流器易发生穿通击穿的难题，为量产高压超势垒整流器提供了一个切实可行的方案。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件领域，具体涉及一种超级势垒整流器的制备方法以及超级势垒整流器。

背景技术

超级势垒整流器是一种新型两端电力电子器件，具有开启电压低、反向漏电小、反向恢复特性好、可靠性高等优点。

超级势垒整流器的结构类似一个栅源短接的Trench MOS(深槽场效应晶体管)，如图1所示，现有技术中的超级势垒整流器包括作为阴极Cathode的衬底(Nsub)11、外延层(Nepi)12、栅氧层13、多晶硅(Poly)14、P型体区(Pbody)15以及作为阳极Anode的金属层16。当阳极Anode加正电压时，相当于MOS(场效应晶体管)的栅极和源极短接并接高电位。由于体效应，pbody接高电位会导致MOS的阈电压下降，并且电位越高，阈电压下降的幅度越大，故该MOS的阈电压比常规MOS的阈电压低，并且低于PN结的开启电压，因此超势垒整流器可以获得低于PN结二极管的开启电压。此外，超势垒整流器没有镜像力致势垒降低效应，其反向漏电比肖特基二极管小。

超级势垒整流器的开启电压的表达式为：

其中，V_F为器件开启电压，V_T0为pbody接零电位时的阈电压，q为电子电荷量，ε_s为硅的介电系数，N_A为沟道掺杂浓度，t_OX为栅氧厚度，Φ_Fp为P型衬底的费米势，L为沟道长度(pbody结深)，μ为沟道电子迁移率，I_Dsat为饱和开启电流，W为沟道宽度。由上述表达式可知，V_F随t_OX和L的减小而减小，因此，通过选取较薄的栅氧厚度和较浅的pbody结深可以获得一个很低的开启电压。

现有技术中已量产的超级势垒整流器的耐压均在100V以下，制作耐压超过100V的高压超级势垒整流器相当困难，原因就在于其pbody结深很浅，而高压器件的反偏耗尽层在pbody中的扩展较宽，容易发生穿通击穿。

发明内容

本发明提供一种超级势垒整流器的制备方法以及超级势垒整流器，解决难以制作高压超级势垒整流器的问题。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种超级势垒整流器的制备方法，所述制备方法包括：

在衬底上形成外延层；

在所述外延层上热生长场氧化层；

在所述场氧化层上刻蚀有源区；

在所述有源区中注入离子并推结形成P阱；

在所述有源区中刻蚀沟槽，所述沟槽贯穿所述P阱；

在所述沟槽的侧壁以及底部热生长栅氧层；

在所述沟槽内淀积多晶硅；

在所述有源区中的所述沟槽两侧形成P型体区；

在所述P型体区表面以及所述多晶硅表面制作金属电极。

进一步地，所述在所述沟槽内淀积多晶硅的步骤之后还包括：