集成有肖特基二極管的功率器件制造技術

提出了一種集成有肖特基二極管的功率器件。根據本實用新型專利技術實施例的功率器件包括功率晶體管、肖特基二極管以及溝槽阻隔體，其中所述功率晶體管具有漏區，所述肖特基二極管形成于所述漏區中，所述溝槽阻隔體形成于所述肖特基二極管附近，可以用于降低所述肖特基二極管的反向泄漏電流。根據本實用新型專利技術實施例的功率器件具有良好的單向導通電流性能，并且反向泄漏電流較小。另外，根據本實用新型專利技術實施例的功率器件還可以消除或者至少降低由寄生BJT引起的載流子注入襯底的問題。再者，根據本實用新型專利技術實施例的功率器件還可以具有改善的反向擊穿電壓，并且尺寸也可能減小。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術的實施例涉及半導體器件，尤其涉及集成有肖特基二極管的高壓晶體管器件。
技術介紹
在電源管理電路中經常需要用到這樣的功率器件，其包括功率晶體管以及與該功率晶體管集成一體的肖特基二極管。圖IA簡要示意出一種功率轉換電路100，該功率轉換電路100基于包含有功率晶體管101以及與該功率晶體管串聯的肖特基二極管103的功率器件PT而構建，用于將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vo。其中，功率器件101可以包括，例如結型場效應晶體管(JFET)，其具有柵極(G)，該柵極G連接至電氣地。因此，無需再為JFET的柵極提供復雜的控制電路。然而，JFET是“常開”器件，其可以雙向導通電流，即其既可以從漏極(D)到源極(S)導通電流，也可以從源極(S)到漏極(D)導通電流。因此，如果沒有肖特基二極管103，當輸出電壓Vo大于輸入電壓Vin時，將有電流反向地從輸出No 灌入輸入Vin，而這種從輸出No到輸入Vin的電流反灌是需要避免的。肖特基二極管103正是用于阻止這種從輸出Vo到輸入Vin的電流反灌。圖IB示出了流經肖特基二極管103和JFET 101的電流Iin與輸入電壓Vin的關系曲線示意圖，在JFET 101的柵極G和源極S均接電氣地的情況下。由圖IB可見，當輸入電壓Vin高于肖特基二極管103的正向導通電壓Vf時，電流Iin從輸入Vin經由正向偏置的肖特基二極管103以及常開的JFET 101流向輸出Vo。當Vin進一步增大，例如，增大到JFET 101的夾斷電壓VP，則JFET 101將被夾斷，從而使得電流Iin幾乎保持穩定，不再隨Vin的增大而增大。在典型應用中，輸出Vo并不一定接電氣地，而是通常連接到下級電路，以為下級電路提供能量。在這種情況下，Vo將隨著Vin增大而增大，直到Vin增大到JFET101的夾斷電壓VP，Vo將幾乎保持穩定不變。因此，JFET 101用于從輸入Vin向下級電路提供能量，同時可以保護下級電路不受高壓損壞，例如，輸入電壓Vin高于Vp時，即便輸入電壓Vin繼續增大，提供給下級電路的輸出電壓Vo也不再隨輸入電壓增大而增大。當然，若輸入電壓增大到超過JFET 101的正向擊穿電壓Vbf時，將有很大的電流從Vin流向JFET101的柵極和/或Vo。由圖IB還可見，若輸入電壓Vin相對于輸出電壓Vo為負值，即Vin小于Vo時，流經肖特基二極管103和JFET 101的電流Iin變成一個從輸出Vo流向輸入Vin的泄漏電流1_。當輸入電壓Vin相對于輸出電壓Vo負的值超過肖特基二極管103的擊穿電壓Vbk時，將有很大的電流從Vo流向Vin。圖2示出了現有技術中的功率器件200的縱向剖面示意圖。該功率器件200集成有JFET 202和肖特基二極管204。該功率器件200形成于P型襯底206上。N型阱區208形成于P型襯底206中。JFET 202和肖特基二極管204共用該P型襯底206及N型阱區208。P型摻雜區210形成于N型阱區208中，用作JFET 202的柵區；P+重摻雜區212形成于P型摻雜區210中，用作柵區210的歐姆接觸。圖2所示的功率器件200中，N型阱區208的位于柵區210左側的部分形成JFET 202的漏區，N型阱區208的位于柵區210右側的部分形成JFET 202的源區。N+重摻雜區214形成于N型阱區208的位于柵區210右側的部分中，用作JFET 202源區的歐姆接觸。漏極金屬216、柵極金屬218以及源極金屬220形成于功率器件200的上表面上，并且分別與JFET 202的漏區、P+重摻雜區212以及N+重摻雜區214耦接，分別用作功率器件200的漏電極D、柵電極G和源電極S。肖特基二極管204包括陰極208和陽極216，分別與JFET 202共用N型阱區208和漏極金屬216。肖特基二極管204還進一步包括P+重摻雜區222,形成于肖特基二極管204的左右兩側。P+重摻雜區222用于形成融合肖特基二極管(merged Schottky Diode),從而降低肖特基二極管204的反向泄漏電流。若沒有P+重摻雜區222，肖特基二極管204的反向泄漏電流將較高而不能被接受。然而，P+重摻雜區222可能在功率器件200的導通狀態及肖特基二極管204正向導通的情況下引起一些問題。事實上，功率器件200中存在寄生的雙極型結型晶體管(BJT)，該BJT分別以P+重摻雜區222、N型阱區208和P型襯底206為發射極、基極和集電極。在較大的正向導通電流下，P+重摻雜區222和N型阱區208之間的結可能正向偏置，使得該寄生BJT導通。在這種情況下，載流子將可能注入襯底206中，對與功率器件200共同集成在·襯底206上的其它電路造成影響，這是所不希望的。
技術實現思路
針對現有技術中的一個或多個問題，本技術的實施例提供一種功率器件及其制造方法。在本技術的一個方面，提出了一種功率器件，包括半導體襯底以及形成于所述半導體襯底上的功率晶體管、溝槽阻隔體和肖特基二極管。其中，所述功率晶體管形成于所述半導體襯底中，并且包括漏區、源區、柵區以及耦接所述漏區的漏極金屬；所述溝槽阻隔體，形成于所述功率晶體管的漏區中，并且包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區的一部分隔開；所述肖特基二極管，形成于所述第一溝槽和第二溝槽之間，具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區的一部分。根據本技術的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽采用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述功率晶體管的漏區隔離。根據本技術的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。根據本技術的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。在本技術的另一方面，提出了一種功率器件，包括半導體襯底，具有第一導電類型；阱區，形成于所述半導體襯底中，并且具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型；柵區，形成于所述阱區中，并且具有所述的第一導電類型；第一溝槽和第二溝槽，形成于位于所述柵區一側的所述阱區中，并且由所述阱區的一部分隔開；以及漏極金屬，與將所述第一溝槽和第二溝槽隔開的那部分阱區接觸，形成金屬半導體接觸。根據本技術的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽采用導電材料填充，所述導電材料通過介電材料與所述阱區隔離。根據本技術的實施例，所述漏極金屬與所述第一溝槽和第二溝槽中填充的所述導電材料接觸。根據本技術的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽均具有底部和側壁，并且所述第一溝槽和第二溝槽的底部和側壁覆蓋有所述介電材料。根據本技術的實施例，所述阱區包括漏區和源區，其中，所述柵區位于所述漏區和所述源區之間。根據本技術的實施例，所述功率器件進一步包括柵歐姆接觸區，形成于所述柵區中，并具有所述的第一導電類型；及源歐姆接觸區，形成于位于所述柵區另一側的所述阱區中，并且具有所述的第二導電類型。根據本技術的實施例，所述第一溝槽和第二溝槽到所述柵區之間的距離大于所述柵區到所述源歐姆接觸區之間的距離。利用上述方案，根據本技術實施例的功率器件至少具有以下的一個或多個優點具有良好的單向導通電流性能，即可以在需要導通電流的方向上(正本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率器件，包括：半導體襯底；功率晶體管，形成于所述半導體襯底中，其中所述功率晶體管包括漏區、源區、柵區以及耦接所述漏區的漏極金屬；溝槽阻隔體，形成于所述功率晶體管的漏區中，其中所述溝槽阻隔體包括第一溝槽和第二溝槽，所述第一溝槽和第二溝槽由所述漏區的一部分隔開；以及肖特基二極管，形成于所述第一溝槽和第二溝槽之間，其中所述肖特基二極管具有陽極和陰極，所述的陽極包括所述漏極金屬，所述陰極包括所述漏區的一部分。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：唐納徳·迪斯尼，
申請(專利權)人：成都芯源系統有限公司，
類型：實用新型
國別省市：