[發(fā)明專利]一種溝槽型功率晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711058085.9
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN109755311B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王睿;袁愿林;龔軼;劉磊;毛振東
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州東微半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明實施例提供的一種溝槽型功率晶體管，包括源極、漏極、第一柵極、第二柵極、體二極管和體區(qū)接觸二極管，體二極管與體區(qū)接觸二極管串聯(lián)連接，第一柵極通過柵極電壓來控制第一電流溝道的開啟和關(guān)斷，第二柵極與源極連接并通過源極電壓來控制第二電流溝道的開啟和關(guān)斷。本發(fā)明的一種溝槽型功率晶體管在關(guān)斷時，能夠大幅降低流經(jīng)體二極管的反向電流，從而能夠大幅降低體二極管內(nèi)的少子載流子，使得溝槽型功率晶體管實現(xiàn)快速的反向恢復功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有快速反向恢復功能的溝槽型功率晶體管。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)的溝槽型功率晶體管的剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：n型漏區(qū)31和位于n型漏區(qū)31之上的n型漂移區(qū)30，n型漏區(qū)31通過漏極金屬接觸層70接漏極電壓；在n型漂移區(qū)30內(nèi)形成有多個p型體區(qū)33，p型體區(qū)33和n型漂移區(qū)30之間形成溝槽型功率晶體管中寄生的體二極管結(jié)構(gòu)。在p型體區(qū)33內(nèi)形成有p型體區(qū)接觸區(qū)38，p型體區(qū)接觸區(qū)38的摻雜濃度高于p型體區(qū)33的摻雜濃度的最大峰值，從而p型體區(qū)接觸區(qū)38和源極金屬接觸層47形成歐姆接觸結(jié)構(gòu)；在p型體區(qū)33內(nèi)、p型體區(qū)接觸區(qū)38的兩側(cè)分別形成有n型源區(qū)34；位于相鄰兩個p型體區(qū)33之間且凹陷在n型漂移區(qū)30內(nèi)的柵極溝槽，在柵極溝槽內(nèi)形成有柵介質(zhì)層35和柵極36，柵極36通過柵極電壓來控制電流溝道的開啟和關(guān)斷。絕緣介質(zhì)層50為層間絕緣層，用于將金屬層之間隔離。

圖1所示的溝槽型功率晶體管的等效電路示意圖如圖2所示，包括漏極101、源極102、柵極103、和體二極管104，其中，體二極管104是功率晶體管中的本征寄生結(jié)構(gòu)，其工作機理是：1)當柵源電壓Vgs小于溝槽型功率晶體管的閾值電壓Vth，漏源電壓Vds大于0V時，溝槽型功率晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)；2)當柵源電壓Vgs大于溝槽型功率晶體管的閾值電壓Vth，漏源電壓Vds大于0V時，溝槽型功率晶體管正向開啟，此時電流從漏極經(jīng)柵極控制的電流溝道流到源極。現(xiàn)有技術(shù)的溝槽型功率晶體管在關(guān)斷時，當漏源電壓Vds小于0V時，溝槽型功率晶體管中寄生的體二極管處于正偏壓狀態(tài)，反向電流從源極經(jīng)體二極管流至漏極，此時體二極管的電流存在注入少子載流子現(xiàn)象，而這些少子載流子在體二極管再一次反偏時進行反向恢復，導致較大的反向恢復電流，反向恢復時間長。少子載流子產(chǎn)生的反向恢復電流導致功率晶體管的損耗增加，降低了系統(tǒng)的效率，同時也容易引起上下管直通燒壞器件，影響功率晶體管的安全工作。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有快速反向恢復功能的溝槽型功率晶體管，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的溝槽型功率晶體管因少子載流子注入問題造成的反向恢復時間較長的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供的一種溝槽型功率晶體管，包括：

n型漏區(qū)以及位于所述n型漏區(qū)之上的n型漂移區(qū)，所述n型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有至少兩個p型體區(qū)，所述p型體區(qū)內(nèi)設(shè)有p型體區(qū)接觸區(qū)、第一n型源區(qū)和第二n型源區(qū)，通常所述p型體區(qū)接觸區(qū)設(shè)于所述第一n型源區(qū)和所述第二n型源區(qū)之間；

位于所述p型體區(qū)接觸區(qū)之上的導電層，所述導電層與所述p型體區(qū)接觸區(qū)形成體區(qū)接觸二極管結(jié)構(gòu)，其中所述導電層為所述體區(qū)接觸二極管結(jié)構(gòu)的陰極，所述p型體區(qū)接觸區(qū)為所述體區(qū)接觸二極管結(jié)構(gòu)的陽極；

位于所述p型體區(qū)內(nèi)且介于所述第一n型源區(qū)和所述n型漂移區(qū)之間的第一電流溝道，所述第一柵極通過柵極電壓控制所述第一電流溝道的開啟和關(guān)斷；

位于所述p型體區(qū)內(nèi)且介于所述第二n型源區(qū)和所述n型漂移區(qū)之間的第二電流溝道，所述第二柵極、第一n型源區(qū)、第二n型源區(qū)、導電層之間電性連接并均接源極電壓，所述第二柵極通過源極電壓控制所述第二電流溝道的開啟和關(guān)斷。

可選的，所述第一電流溝道的開啟電壓大于所述第二電流溝道的開啟電壓。