[發(fā)明專利]一種超結功率DMOS器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810528613.0
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108735801A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 任敏;宋炳炎;何文靜;李澤宏;高巍;張金平;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78
• 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(fā)明提供一種超結功率DMOS器件，包括有源區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)，有源區(qū)由若干個重復元胞構成，每個元胞包括：第一導電類型半導體輕摻雜外延層、第二導電類型半導體柱、第二導電類型半導體體區(qū)、第一導電類型半導體源區(qū)、第二導電類型半導體接觸區(qū)、有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層；終端區(qū)包括：終端區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層、終端區(qū)第二導電類型半導體柱；過渡區(qū)包括過渡區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層、過渡區(qū)第二導電類型半導體柱，本發(fā)明使得在體二極管正向導通時注入該區(qū)域的非平衡載流子減少，在體二極管反向恢復時加速了該區(qū)域的少子復合，因此集中在過渡區(qū)的電流密度降低，防止了該處的過熱燒毀，達到提高器件可靠性的效果。

技術領域

本發(fā)明屬于功率半導體器件領域技術，具體涉及到一種超結(super-junction)功率DMOS器件。

背景技術

人類使用的電能75％以上是由功率半導體轉換，功率DMOS器件是功率半導體的主力軍，本發(fā)明研究的對象正是功率DMOS領域的后起之秀—超結器件。超結器件以第一導電類型和第二導電類型雙導電結型耐壓層替代常規(guī)單一導電類型的阻型耐壓層，這是耐壓層的一次質變。通過在耐壓層引入等量異型電荷，使表面高場轉向體內，使之成為“功率DMOS器件里程碑”。

縱向超結功率DMOS憑借其較低的導通電阻在諸多領域都有很好的應用，但是在高頻應用下，超結功率DMOS表現(xiàn)出了一些缺點。漂移區(qū)的柱狀結構給超結功率DMOS的體二極管帶來兩個后果：一是結的面積大了許多，導致較大注入時I_RM和Q_rr升高；二是由于第一導電類型和第二導電類型結柱的快速耗盡帶來了體二極管反向恢復過硬，易發(fā)生失效。研究表明，失效點往往集中于終端和元胞交界的過渡區(qū)，這是由于終端處沒有電位導出，使得所有終端處的正向存儲電荷都要匯入終端和元胞交界處，再通過電極引出，造成交界處的電流集中從而導致熱擊穿。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述問題，提出一種超結功率DMOS器件結構。通過在超結器件的終端區(qū)域引入深能級復合中心，降低此處的載流子壽命，以緩解體二極管反向恢復過程中過渡區(qū)的電流集中問題，提高器件可靠性。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術方案如下：

一種超結功率DMOS器件，從器件中心處向邊緣方向依次具有有源區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)，有源區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)共用金屬化漏極1以及位于金屬化漏極1上方的第一導電類型半導體襯底2；

有源區(qū)由若干個相同的重復元胞構成，每個元胞包括：位于第一導電類型半導體襯底2之上的有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30，有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30中還具有有源區(qū)第二導電類型半導體柱40，所述有源區(qū)第二導電類型半導體柱40與有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30滿足電荷平衡，即有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30的雜質總量等于有源區(qū)第二導電類型半導體柱40的雜質總量；所述有源區(qū)第二導電類型半導體柱40的頂部具有第二導電類型半導體體區(qū)50，第二導電類型半導體體區(qū)50的內部具有高摻雜的第一導電類型半導體源區(qū)60和高摻雜的第二導電類型半導體接觸區(qū)70，所述第一導電類型半導體源區(qū)60和第二導電類型半導體接觸區(qū)70均與金屬化源極80直接接觸；有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30的上表面具有柵氧化層90，柵氧化層90之上覆蓋了多晶硅柵電極100；所述柵氧化層90和多晶硅柵電極100完全覆蓋位于第二導電類型半導體體區(qū)50之間的有源區(qū)第一導電類型半導體輕摻雜外延層30，且部分覆蓋第二導電類型半導體體區(qū)50和高摻雜的第一導電類型半導體源區(qū)60；所述多晶硅柵電極100與金屬化源極80之間通過厚氧化層隔離；