[发明专利]单胞中集成肖特基二极管的沟槽MOS器件及制造方法

摘要

一种单胞中集成肖特基二极管的沟槽MOS器件及制造方法，本发明将肖特基二极管结构集成在每一个沟槽MOSFET单胞中，MOSFET单胞的N+源极欧姆接触、P型阱的欧姆接触以及肖特基二极管阳极接触共用同一接触孔，有效节约硅表面面积，降低芯片成本。本发明在制造工艺上不需要额外的光罩以及光刻步骤，而是引入更容易控制的介质侧墙与自对准工艺。可以同时获得低成本、工艺步骤简单、高性能和高可靠型的沟槽MOSFET器件。

主权项

一种单胞中集成肖特基二极管的沟槽N型MOS器件，在俯视平面上，该器件的中央为并联的单胞阵列区域，单胞阵列区域的顶面沉积有上金属层，单胞阵列区域的底部自下而上依次为下金属层、N+单晶硅衬底以及N-外延层，N-外延层中，纵向和横向均平行开设有若干条沟槽，纵向平行开设的若干条沟槽和横向平行开设的若干条沟槽处于同一水平面内且相互交叉，每条沟槽的内表面均生长有栅氧化层，且沟槽中沉积有N型高掺杂的栅极导电多晶硅，该栅极导电多晶硅通过沟槽从单胞阵列区域外围的上金属层引出作为MOS管的栅极金属电极，其特征在于：在俯视平面上，两个相邻纵向平行开设的沟槽和两个相邻横向平行开设的沟槽均围成一区域，该区域中央垂直向下设有接触孔，接触孔从上金属层的下表面一直延伸至N-外延层内；在通过接触孔的横向截面上，纵向开设的沟槽上方设有介质层，该介质层与接触孔侧壁之间设有介质侧墙，在介质侧墙下方且位于沟槽与接触孔之间，向下依次设有N+源极区域和P型阱，P型阱靠接触孔一侧设有P+接触区；接触孔内表面依次沉积有金属钛粘结层和氮化钛阻挡层，金属钛粘结层和氮化钛阻挡层在接触孔侧壁与N+源极区域形成N+源极欧姆接触，在接触孔侧壁与P+接触区域形成P型阱的欧姆接触，在接触孔底部与N-外延层形成肖特基接触；接触孔中填充有金属与单胞阵列区域的上金属层连接，单胞阵列区域的上金属层形成MOS管源极金属电极，同时也是肖特基二极管的阳极金属电极，所述下金属层形成MOS管漏极金属电极，同时也是肖特基二极管的阴极金属电极。