[發明專利]一種具有抗SEB能力的VDMOS器件

有效

• 申請號: 201710726322.8
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107546273B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 任敏;林育賜;蘇志恒;何文靜;李澤宏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發明提供一種具有抗SEB能力的VDMOS器件，從下到上依次層疊金屬化漏極、第一導電類型半導體襯底、第一導電類型半導體外延層、金屬化源極；還包括第二導電類型半導體體區、第一導電類型半導體源區、第二導電類型半導體體接觸區，兩側的第二導電類型半導體體區之間具有柵極結構；本發明通過在第二導電類型半導體體區的底部引入載流子引導區，引導區的雜質分布能夠產生自建電場，該自建電場能夠引導載流子避免流經第二導電類型半導體體區位于第一導電類型半導體源區正下方的部分，從而防止了寄生三極管的開啟，提高了單粒子輻射時的VDMOS的抗SEB能力。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種具有抗SEB能力的VDMOS器件。

背景技術

隨著電力電子技術向高頻大功率應用領域的快速發展，VDMOS成為電力電子領域中的不可替代的重要器件之一，使用VDMOS的電力電子電路日益增多。該結構器件通常采用二次擴散或離子注入技術形成，是多元胞器件，易于集成，功率密度大，且多子導電，頻率特性好。目前VDMOS是功率MOS的主流器件之一。作為功率開關，VDMOS具有耐壓高、開關速度快、低導通電阻、低驅動功率、良好熱穩定性、低噪聲及簡單的制造工藝等優點而廣泛的用于開關電源、交流傳動、變頻電源、計算機設備等各種領域，并取得理想效果。

半導體器件的輻照效應是一個復雜的問題，因為不同類型的輻照，對半導體器件的影響是不同的。主要有四種類型的輻照能夠對半導體器件產生輻照效應，它們分別是質子、電子、中子和γ射線。對微電子器件產生重要影響且研究最多的因素主要有γ總劑量輻射、γ劑量率輻射、中子輻射及單粒子效應。

VDMOS的單粒子效應主要分為單粒子燒毀(SEB)和單粒子柵穿(SEGR)，其中單粒子燒毀和器件內部結構參數相關性較大，其原理如下所述：VDMOS的N+源區、Pbody和N-漂移區之間，存在著一個寄生晶體管結構，它們分別構成寄生晶體管的發射區、基區和集電區，一般情況下，寄生晶體管的發射極和基極通過源極實現短路，從而對器件的外部特性不產生影響。在輻照環境下，注入粒子在VDMOS器件內產生大量電子空穴對，在漂移場和擴散雙重作用下，經擴散和漂移，形成瞬發電流。瞬發電流的橫向擴散在基區的電阻上產生壓降，當壓降增大到一定值時，寄生晶體管導通。當MOS晶體管的漏源電壓大于擊穿電壓時，流過晶體管的電流可以進一步反饋，使得耗盡區的電流密度逐漸上升，造成漏-源間二次擊穿，如果結溫超過允許值，則引起源-漏結的燒毀。因而減小VDMOS器件N+源區下方的電阻，即增大Pbody區濃度是提高器件抗單粒子燒毀的有效方法。考慮對器件閾值的影響，Pbody區濃度不能太大，因此通過增大Pbody濃度來減小VDMOS器件N+源區下方的電阻的方法作用有限。

發明內容

本發明的目的就是針對上述傳統功率VDMOS器件中存在的問題，提出一種具有抗SEB能力的VDMOS器件。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種具有抗SEB能力的VDMOS器件，從下到上依次層疊金屬化漏極、第一導電類型半導體襯底、第一導電類型半導體外延層、金屬化源極；所述第一導電類型半導體外延層內部上表面左右兩側分別具有第二導電類型半導體體區；每個第二導電類型半導體體區內部上表面具有第一導電類型半導體源區和第二導電類型半導體體接觸區；所述第一導電類型半導體源區和第二導電類型半導體體接觸區均與金屬化源極連接；兩側的第二導電類型半導體體區之間具有柵極結構；所述柵極結構的多晶硅柵電極與第一導電類型半導體外延層、第二導電類型半導體體區和第一導電類型半導體源區三者之間隔著柵氧化層；所述多晶硅柵電極與金屬化源極之間填充絕緣介質層，所述第二導電類型半導體體區的底部具有第一導電類型半導體的載流子引導區；第一導電類型半導體的載流子引導區的雜質濃度非均勻分布，其雜質濃度的分布方式為：在器件的橫向方向上，從靠近柵極結構指向遠離柵極的方向上，雜質濃度逐漸降低。