[實用新型]一種平面MOS器件

有效

• 申請號: 201721176516.7
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN207303091U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 袁力鵬;徐吉程;寧波
• 申請（專利權）人: 西安華羿微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及半導體功率器件技術領域，具體涉及一種平面MOS器件。

背景技術

眾所周知，普通的MOSFET只適合于漏極和源極擊穿電壓較低的情況，實際中一般電壓限制在10V～30V的情況，這主要受到普通MOSFET結構的限制，首先在高漏源電壓的應用當中需要的溝道長度很長，而溝道長度的增加又會帶來不可接受的溝道電阻，更增加了器件面積；其次如漏源電壓越高漏極和源極界面處柵氧化層處的電場強度越強，這就要求具有更厚的柵氧化層，從而對器件的閾值電壓產生嚴重的影響。

雙擴散MOS結構(DMOS)的出現解決了傳統MOSFET承受高壓能力不足的問題；首先誕生的是橫向DMOS(即LDMOS)，該結構是在溝道和高摻雜的漏極間增加一個低摻雜的N-漂移區。因此，LDMOS的阻斷電壓主要取決于漂移區的寬度和摻雜濃度，當需求耐壓較高時，則必須增加漂移區寬度和降低摻雜濃度，這將導致器件面積的進一步增大，增加生產成本；而另一種VDMOS結構顯然比LDMOS更具優勢，芯片有效利用面積更高，其溝道部分是由同一窗口的兩次注入經擴散后形成，通過離子注入的能力和角度的選擇即可控制溝道的長短，可形成較短的溝道，工藝完全與普通MOSFET結構兼容，可采用自對準工藝，生產過程簡單，成本低；因此其具有高輸入阻抗和低驅動功率、開關速度快以及溫度特性好等技術特點。

VDMOS器件的擊穿電壓與導通電阻成正比，導通電阻越大則意味著器件的導通損耗越大，而VDMOS的導通電阻中JFET電阻和漂移區電阻占據了很大一部分份額。隨著經濟的不斷發展和人們生活水平不斷提高，特別是電子產品爆發式增長和不斷的更新換代，使得能源消耗極具增加，也逐漸喚起了人們的節約能源意識，作為電子產品重要組成部分的半導體電力電子器件扮演著非常重要的角色，而為了降低導通損耗和開關損耗對能源，單胞數量勢必要持續增加而器件面積相應的也不斷增大，無形中增加了生產成本；因此，對通過VDMOS結構的不斷優化，降低器件導通損耗和開關損耗，同時減少生產成本成為目前半導體電力電子器件主要的研究方向之一。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種平面MOS器件。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

本實用新型實施例提供一種平面MOS器件，由至少一個單胞器件組成，每個單胞器件包括第一導電類型漏極區、位于所述第一導電類型漏極區上方的N+單晶硅襯底以及N-外延層、位于所述N-外延層上方的P型阱區層、位于所述P型阱區層上方的N+源極區層、位于所述N+源極區層上方的絕緣介質層、及位于所述絕緣介質層上方的源極金屬區層，還包括：

柵氧化層，其與所述P型阱區層和N+源極區層以及P型阱區接觸；

多晶硅層，其與柵氧化層接觸，頂部和側壁與所述絕緣介質層接觸；

接觸孔，所述接觸孔穿過絕緣介質層延伸至所述N-外延層，與所述N-外延層和所述N+源極區層接觸，所述接觸孔內填充有金屬，所述金屬的頂端連接所述源極金屬區層；

其中，所述單胞器件中的柵極區中心位置由所述絕緣介質層填充，所述絕緣介質層下方與N-外延層接觸，上方與所述源極金屬區層底部接觸。

上述方案中，所述單胞器件中的柵極區包括柵氧化層、多晶硅層和絕緣介質層，所述柵氧化層與P型阱區層和N+源極區層以及N-外延層接觸，所述多晶硅層的底部與柵氧化層接觸，頂部和側壁與絕緣介質層接觸，所述絕緣介質層的另一端側壁與多晶硅層和柵氧化層橫向接觸形成對稱結構。

上述方案中，所述每個單胞器件中包含兩個并聯的MOSFET器件，其位于所述絕緣介質層的兩側。

上述方案中，所述多晶硅層為N型重摻雜的多晶硅。

與現有技術相比，本實用新型提供的一種平面MOS器件，在每個單胞器件中JFET區上方位置由絕緣介質層占據，其通過將普通平面MOSFET單胞JFET區上方的多晶柵刻蝕掉，形成兩個單獨分離的平面MOSFET結構，有效改善導通電阻和Qgd，極大地降低了器件的導通損耗和開關損耗。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構剖面示意圖。

圖1中，1為N+單晶硅襯底；2為N-外延層；3為第一導電類型P型阱區層；4為第二導電類型漏極區；5為柵氧化層；6為多晶硅層；7為絕緣介質層；8為接觸孔；9為金屬接觸層；10為源極金屬區層；11為背面漏區金屬層。

圖2-10是本實用新型的工藝步驟示意圖；

具體實施方式