[實用新型]一種優化柵N溝道VDMOS功率器件

有效

• 申請號: 201320867049.8
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN203644787U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 陳利;高耿輝
• 申請（專利權）人: 廈門元順微電子技術有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 黃國強

技術領域

本實用新型涉及一種VDMOS功率器件，屬于微電子技術領域。

背景技術

VDMOS功率器件由于具有高輸入阻抗、高開關速度快、低驅動電流小、優越的頻率特性以及低噪聲等優點，已廣泛應用于高頻功率電子技術領域，其中作為開關電源中的開關器件是它的重要用途之一。

但是常規的VDMOS功率器件因其技術條件的限制，具有天生的缺點，即導通電阻隨耐壓的增長導致功耗的急劇增加。因此，目前對于高頻VDMOS功率器件的實現，還是設計上的一個難點。為了減小VDMOS功率器件本身的功率損耗，希望VDMOS功率器件的導通電阻越小越好；同時為了提高應用頻率，要求VDMOS的寄生電容，尤其是器件元胞P阱間的柵漏電容也要盡可能小。

因此，對于高頻VDMOS功率器件的設計，需要解決耐壓、導通電阻和寄生電容三者的矛盾，要求VDMOS功率器件的各個結構參數做到盡可能的最優化設計，從而實現最優性能。

實用新型內容

因此，針對上述的問題，本實用新型提出一種優化柵N溝道VDMOS功率器件，對現有的VDMOS功率器件的結構進行改進，實現最優化設計，從而減小VDMOS功率器件本身的功率損耗。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是，一種優化柵N溝道VDMOS功率器件，包括n型襯底、位于n型襯底背面的第一金屬電極、位于n型襯底正面的n型外延層、位于n型外延層上的優化柵結構、以及位于優化柵結構上的第二金屬電極，第一金屬電極作為該VDMOS功率器件的漏極，第二金屬電極作為該VDMOS功率器件的源極；其中，所述優化柵結構包括p阱、n-?jfet區、柵氧化層、多晶硅柵、n+源區以及p+接觸區，p阱設于n型外延層內；n+源區和p+接觸區設于p阱內；多晶硅柵設置于n型外延層的上方；n-?jfet區設置于多晶硅柵的下方，且設于p阱的元胞之間；柵氧化層設置于多晶硅柵和n型外延層之間。

進一步的，所述p阱包括p阱A注入區和p阱B注入區，p阱A注入區包覆n+源區和p+接觸區，p阱B注入區設于p阱A注入區和n-?jfet區之間。

進一步的，所述優化柵結構還包括絕緣保護層，該絕緣保護層覆蓋在所述n型外延層上，且包覆所述多晶硅柵。進一步的，所述絕緣保護層是低溫淀積絕緣保護層。更進一步的，所述絕緣保護層是摻磷二氧化硅絕緣保護層。

進一步的，為了考慮重摻雜n型襯底的反擴散，提高器件擊穿電，所述n型外延層的厚度范圍是48um-58um。優選的，所述n型外延層的厚度是52um。

與普通VDMOS功率器件相比，本實用新型具有如下有益效果：通過設置p阱A注入區和p阱B注入區實現的p阱，可利用多晶硅柵各向同性刻蝕工藝對p阱進行兩次注入，有效控制p阱退火后的橫向擴散結深，實現了短柵即短p阱元胞間距目的，從而降低反向傳輸電容Crss，提高器件的開關速度；同時該結構還增大了n-?jfet區，從而提高了jfet注入劑量，進而抑制了因短多晶硅柵結構而導致的n-?jfet區電阻增大效應。因此，本實用新型通過采用上述結構，有效的解決了耐壓、導通電阻和寄生電容三者的矛盾，減小了VDMOS功率器件本身的功率損耗。本實用新型具有結構簡單，制備方便，成本低和產品質量易保證等諸多優點，具有很強的經濟性和實用性。

附圖說明

圖1是優化柵N溝道VDMOS功率器件的內部結構示意圖。

具體實施方式

現結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步說明。

作為一個具體實例，參見圖1，本實用新型的一種優化柵N溝道VDMOS功率器件，包括重摻雜n型襯底1、n型外延層2、n-?jfet區3、柵氧化層4、多晶硅柵5、p阱6、p+接觸區7、n+源區8、摻磷二氧化硅絕緣保護層9、第二金屬電極10、第一金屬電極11。p阱6包括p阱A注入區6a和p阱B注入區6b。

其中，第一金屬電極11，亦可稱為漏極金屬電極，作為該VDMOS功率器件的漏極；n型襯底1，設置于所述第一金屬電極11上；n型外延層2，設置于所述n型襯底1上；n-?jfet區3，設置于多晶硅柵5下方，p阱6元胞之間；柵氧化層4，設置于多晶硅柵5和n型外延層2之間；多晶硅柵5，設置于n型外延層2上方；p阱A注入區6a和p阱B注入區6b設置于所述n型外延層2內；p+接觸區7，設置于p阱6內；n+源區8，設置于p阱6內；摻磷二氧化硅絕緣保護層9覆蓋在所述n型外延層2上，且包覆所述多晶硅5；第二金屬電極10，亦可稱為源極金屬鋁電極，作為該VDMOS功率器件的源極。