專利名稱：深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縱向金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Vertical M0SFET)，具體 地來說涉及一種深溝槽功率M0SFET。
背景技術(shù)：
在功率電子領(lǐng)域中，功率M0SFET被廣泛應(yīng)用在開關(guān)器件結(jié)構(gòu)中。為了讓開關(guān)器件 的功能得到良好的發(fā)揮，功率M0SFET需要滿足兩個要求1、當器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，能擁有 非常低的導(dǎo)通電阻，最小化器件本身的功率損耗；2、當器件處于關(guān)斷狀態(tài)，能擁有足夠高的 反向擊穿電壓。Yung C.Liang提出一種在低壓范圍內(nèi)替代超結(jié)(SuperJunction)的新型器 件，稱為斜形側(cè)氧調(diào)制(Gradient Oxide-Bypassed，縮寫為GOB)結(jié)構(gòu)器件(Yn Chen, Yung C.Liang and G. S. Samudra :IEEE Transactions on Power Electronics22(4)2007)。GOB 結(jié)構(gòu)將在超結(jié)中很難實現(xiàn)的雜質(zhì)濃度匹配問題，轉(zhuǎn)換為容易控制的氧化層厚度上。G0B的觀念是在器件的垂直方向上，利用側(cè)氧調(diào)制結(jié)構(gòu)對器件漂移區(qū)的電場進行 橫向調(diào)制，令漂移區(qū)中的電場能夠得到近似一致分布，因此擊穿電壓得到了較大的提高，并 且漂移區(qū)的摻雜濃度可以增大，并且近似于超結(jié)中漂移區(qū)濃度，從而降低器件導(dǎo)通狀態(tài)下 的導(dǎo)通電阻。但G0B結(jié)構(gòu)的側(cè)氧結(jié)構(gòu)所占面積較大，且在器件開啟狀態(tài)下對器件的電流導(dǎo) 通沒有貢獻，直接限制了器件性能的發(fā)揮。圖1給出了一種已有的GOB UM0S晶體管的結(jié)構(gòu)，包括漏區(qū)101、氧化層102、溝道 區(qū)103、柵電極104、源電極105、漂移區(qū)106。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有很強的可實施性，更易滿足功率電子系統(tǒng)的應(yīng)用 要求的深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的包括漏區(qū)201、氧化層202、溝道區(qū)203、柵電極204、源電極205、n+層206、分裂電 極207、漂移區(qū)208 ；在n型漂移區(qū)的兩側(cè)設(shè)置有n+層206，且分裂電極207上方的源電極 205和柵電極204在橫向上交替排列。分裂電極(207)可以為單個長柱結(jié)構(gòu)，可以為階梯型結(jié)構(gòu)，也可為下窄上寬得楔 形結(jié)構(gòu)，或者其它對M0SFET漂移區(qū)電場調(diào)制效果明顯的極板結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的深溝槽功率M0SFET，可通過優(yōu)化設(shè)計漂移區(qū)208中n+層206的摻雜濃度 及結(jié)構(gòu)尺寸，分裂電極207上方的柵電極205的結(jié)構(gòu)尺寸。漂移區(qū)208上方的柵電極204 與分裂電極207上方的柵電極204，溝道區(qū)203 —同構(gòu)成雙溝道結(jié)構(gòu)，增大了 M0SFET器件正 向?qū)〞r的漏源電流密度，并且避免了漏源電流在溝道中分布過于集中的現(xiàn)象，增強了器 件的穩(wěn)定性。在M0SFET器件在正向?qū)〞r，漂移區(qū)208的兩側(cè)的n+層206近似于載流子 積累層，降低了器件的漂移區(qū)208的導(dǎo)通電阻。顧及到器件的寄生電容效應(yīng)，因此分裂電極 207上方的源電極205和柵電極204在橫向上交替排列。
本發(fā)明通過在n型漂移區(qū)中加入n+層，分裂電極上方的源電極和柵電極在橫向上 交替排列，在不犧牲器件耐壓的前提下，同時兼顧降低漏-源導(dǎo)通電阻的要求。本發(fā)明與常 規(guī)M0SFET工藝兼容，具有很強的可實施性，更易滿足功率電子系統(tǒng)的應(yīng)用要求。


圖1是一種已有的GOB UM0S晶體管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的深溝槽功率M0SFET結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的深溝槽功率M0SFET正向?qū)娏鞣植际疽鈭D。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述參照圖2，本發(fā)明的深溝槽功率M0SFET。包括漏區(qū)201、氧化層202、溝道區(qū)203、柵 電極204、源電極205、n+層206、分裂電極207、漂移區(qū)208。其特征在于n型漂移區(qū)的兩側(cè) 加入了 n+層，且分裂電極207上方的源電極205和柵電極204在橫向上交替排列。根據(jù)器 件具體導(dǎo)通特性、擊穿特性的要求，確定n+層206、源電極205與分裂電極207之間的氧化 層202的厚度、柵電極204與分裂電極207之間的氧化層202的厚度、以及分裂電極20)等 結(jié)構(gòu)參數(shù)。本發(fā)明的器件在反向關(guān)斷時，分裂電極207結(jié)構(gòu)對器件漂移區(qū)的電場分布進行了 調(diào)制，令漂移區(qū)內(nèi)部場強近似分布一致；在正向?qū)ǖ那闆r下，漂移區(qū)208上方的柵電極 204與分裂電極207上方的柵電極204，溝道區(qū)203 —同構(gòu)成雙溝道結(jié)構(gòu)，如圖3所示，該結(jié) 構(gòu)增大了 M0SFET器件正向?qū)〞r的漏源電流密度，并且避免了漏源電流在溝道中分布過 于集中的現(xiàn)象，增強了器件的穩(wěn)定性。顧及到器件的寄生電容效應(yīng)，因此分裂電極207上方 的源電極205和柵電極204在橫向上交替排列。漂移區(qū)208的兩側(cè)的n+層206近似于載 流子積累層，并且n+層206的濃度和厚度直接影響到器件的導(dǎo)通電阻以及漂移區(qū)208邊緣 處的臨界擊穿場強，因此適當?shù)膎+層206結(jié)構(gòu)參數(shù)可以在保證擊穿電壓的基礎(chǔ)上，降低器 件的特征導(dǎo)通電阻。上述為本發(fā)明特舉之實施例，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明提供的深溝槽功率 M0SFET結(jié)構(gòu)同樣適用于低高壓二極管、VDMOS、IGBT、GTO、GCT等縱向功率半導(dǎo)體器件以及 它們的變體。在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)，可做些許的調(diào)整和優(yōu)化，本發(fā)明的保護范圍 以權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
一種深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括漏區(qū)(201)、氧化層(202)、溝道區(qū)(203)、柵電極(204)、源電極(205)、n+層(206)、分裂電極(207)、漂移區(qū)(208)；其特征是所述漂移區(qū)為n型漂移區(qū)，在n型漂移區(qū)的兩側(cè)設(shè)置有n+層(206)，且分裂電極(207)上方的源電極(205)和柵電極(204)在橫向上交替排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征是所述分裂電極 (207)為單個長柱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征是所述分裂電極 (207)為階梯型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征是所述分裂電極 (207)為下窄上寬得楔形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種深溝槽功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。包括漏區(qū)(201)、氧化層(202)、溝道區(qū)(203)、柵電極(204)、源電極(205)、n+層(206)、分裂電極(207)、漂移區(qū)(208)；所述漂移區(qū)為n型漂移區(qū)，在n型漂移區(qū)的兩側(cè)設(shè)置有n+層(206)，且分裂電極(207)上方的源電極(205)和柵電極(204)在橫向上交替排列。本發(fā)明通過在n型漂移區(qū)中加入n+層，分裂電極上方的源電極和柵電極在橫向上交替排列，在不犧牲器件耐壓的前提下，同時兼顧降低漏-源導(dǎo)通電阻的要求。本發(fā)明與常規(guī)MOSFET工藝兼容，具有很強的可實施性，更易滿足功率電子系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
文檔編號H01L29/423GK101859797SQ201010179760
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者焦文利, 王穎, 胡海帆, 趙旦峰 申請人:哈爾濱工程大學