[發明專利]一種極低導通電阻的槽型場氧功率MOS器件

有效

• 申請號: 201210298122.4
• 申請日: 2012-08-21
• 公開（公告）號: CN102810553A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 胡盛東;張玲;甘平;周喜川;周建林;劉海濤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種半導體功率器件，特別涉及一種極低導通電阻的槽型場氧功率MOS器件。

背景技術

功率MOS（Metal-Oxide-Semiconductor即金屬-氧化物-半導體）器件廣泛應用于功率集成領域，而擊穿電壓與導通電阻之間的矛盾是人們長期關注的焦點問題之一，并由此提出眾多緩解該矛盾的方案，其中槽型場氧結構本認為是能夠有效緩解該矛盾的結構之一。典型的常規槽型場氧結構如圖1所示，1為襯底硅層，2為P阱，3為P+源區，4為N+源區，5為N+漏區，6為漏電極，7為柵電極，8為源電極，?9為N-漂移區，10為槽型場氧。該結構較非槽型場氧結構可大大減少漂移區尺寸而降低晶體管所占晶圓面積，降低器件導通電阻。相關內容可見參考文獻：M.??Zitouni，F.??Morancho，?P.??Rossel，?H.??Tranduc，?J.??Buxo?and?I.??Pages，“A?New?Concept?for?the?Lateral?DMOS?Transistor?for?Smart?Power?IC's”,?Proc.?Intl.?Symp.?Power?Semiconductor?Devices?and?Integrated?Circuits,?pp.?73-76,?(1999)。在此基礎上，一種具有縱向溝道的槽型場氧結構被提出，見圖2，1為襯底硅層，2為P阱，3為P+源區，4為N+源區，5為N+漏區，6為漏電極，7為柵電極，8為源電極，?9為N-漂移區，10為槽型場氧，11為槽型柵。相較圖1，該結構最大的改進在于采用了槽型柵，即運用了縱向溝道，并且P+源區和P阱直接接觸在槽型場氧上，因此最大限度的減少了晶體管尺寸，進一步降低器件導通電阻。相關內容可見參考文獻：?K.?R.?Varadarajan，T.?P.?Chow，?J.?Wang，?R.?Liu，?F.?Gonzalez，“250V?Integrable?Silicon?Lateral?Trench?Power?MOSFETs?with?Superior?Specific?On-Resistance”，?Proc.?Intl.?Symp.?Power?Semiconductor?Devices?and?Integrated?Circuits,?pp.?233-236,?(2007)。2011年，羅小蓉等將該結構引入到SOI（Silicon?On?Insulator）襯底中，獲得了233V的擊穿電壓和3.3?mΩ?·?cm²的導通電阻，如圖3所示，其中1為襯底硅層，2為P阱，3為P+源區，4為N+源區，5為N+漏區，6為漏電極，8為源電極，?9為N-漂移區，10為槽型場氧，11為槽型柵，14為SOI襯底的埋氧層，相關內容見：Xiaorong?Luo，Jie?Fan，Yuangang?Wang，Tianfei?Lei，Ming?Qiao，Bo?Zhang，and?Florin?Udrea，“Ultralow?Specific?On-Resistance?High-Voltage?SOI?Lateral?MOSFET”，?IEEE?Electron?Device?Letters,?32(2),?pp.185-187?(2011)。

目前，低導通電阻的槽型場氧器件仍然是世界范圍內的研究熱點。

發明內容

有鑒于此，為了解決進一步降低功率MOS的導通電阻，緩解器件擊穿電壓與導通電阻之間的問題，本發明提出一種極低導通電阻的槽型場氧功率MOS器件，較常規槽氧結構大大降低了載流子的漂移距離，從而有效降低器件在開態時候的導通電阻。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的一種極低導通電阻的槽型場氧功率MOS器件，包括襯底P型硅層、有源頂層硅和槽型場氧，所述有源頂層硅包括縱向溝道、N-漂移區、P型硅區，以及埋于整個襯底P型硅層表面的N+漏區，所述縱向溝道設置于N-漂移區上方，所述N-漂移區與P型硅區接觸，所述P型硅區與槽型場氧接觸，所述N-漂移區、P型硅區接觸和槽型場氧分別與埋于整個襯底P型硅層表面的N+漏區接觸。