[實(shí)用新型]集成電阻區(qū)的VDMOS器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821357766.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208548354U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳錢(qián)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 蘇州國(guó)誠(chéng)專(zhuān)利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本實(shí)用新型涉及一種集成電阻區(qū)的VDMOS器件，其在元胞溝槽之間設(shè)置第一導(dǎo)電類(lèi)型歐姆接觸區(qū)以及第一導(dǎo)電類(lèi)型體區(qū)，在柵介質(zhì)層內(nèi)注入電荷，在VDMOS正向?qū)顟B(tài)下，柵介質(zhì)層與第一導(dǎo)電類(lèi)型體區(qū)形成積累層，元胞溝槽溝槽之間不存在第二導(dǎo)電類(lèi)體區(qū)，導(dǎo)通電阻將大幅降低。在體二極管導(dǎo)通狀態(tài)下，在注入少量的少子電荷后，第一導(dǎo)電類(lèi)型歐姆接觸區(qū)以及第一導(dǎo)電類(lèi)型體區(qū)即可導(dǎo)通，從而降低體二極管的正向?qū)▔航?，此時(shí)導(dǎo)電機(jī)制以單極型為主，第一導(dǎo)電類(lèi)型漂移區(qū)中少數(shù)載流子濃度較低，極大地提高了體二極管的反向恢復(fù)特性。在VDMOS阻斷狀態(tài)下，柵介質(zhì)層中的電荷能形成耗盡區(qū)，與現(xiàn)有的VDMOS結(jié)構(gòu)相比，其耐壓不變。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種VDMOS器件，尤其是一種集成電阻區(qū)的VDMOS器件，屬于VDMOS器件的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

VDMOS是功率半導(dǎo)體中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)功率器件，它具有輸入阻抗高、易驅(qū)動(dòng)、開(kāi)關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在低壓領(lǐng)域，槽柵型VDMOS器件因消除了JFET區(qū)電阻且具有更小的元胞尺寸，從而具有更低的比導(dǎo)通電阻而被廣泛采用。

超結(jié)MOSFET是近年來(lái)出現(xiàn)的一種重要的功率器件，它的基本原理是電荷平衡原理，通過(guò)在普通功率MOSFET的漂移區(qū)中引入超結(jié)結(jié)構(gòu)，大大改善了普通MOSFET的導(dǎo)通電阻與擊穿電壓之間的折中關(guān)系，因而在功率系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。基本的超結(jié)結(jié)構(gòu)為交替的P柱和N柱，并且P柱、N柱嚴(yán)格滿(mǎn)足電荷平衡。在反向偏壓下，由于橫向電場(chǎng)和縱向電場(chǎng)的相互作用，P柱區(qū)和N柱區(qū)將完全耗盡，耗盡區(qū)內(nèi)縱向電場(chǎng)分布趨于均勻，因而理論上擊穿電壓僅僅依賴(lài)于耐壓層的厚度，與摻雜濃度無(wú)關(guān)，因?yàn)槟蛪簩訐诫s濃度可以提高將近一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而有效地降低了器件的導(dǎo)通電阻。

溝槽柵VDMOS在導(dǎo)通狀態(tài)下，可等效為由漏極至源極的電阻，不考慮漏極和源極接觸電阻時(shí)，VDMOS導(dǎo)通電阻RON主要包括以下部分：源區(qū)電阻(RN+)，溝道電阻(RCH)，積累層電阻(RA)，漂移區(qū)電阻(RD)和襯底電阻(RSUB)。對(duì)于高壓VDMOS器件，由于漂移區(qū)摻雜濃度低，漂移區(qū)較長(zhǎng)，漂移區(qū)電阻(RD)占比較高。但對(duì)于中低壓VDMOS和超結(jié)VDMOS器件，由于漂移區(qū)摻雜濃度較大，溝道電阻(RCH)占比較高，如何降低溝道電阻電阻成了減小導(dǎo)通電阻RON的關(guān)鍵。

在VDMOS應(yīng)用過(guò)程中，通常需要工作于第三象限(N-MOSFET)或第四象限(P-MOSFET)，如電壓調(diào)節(jié)模組VRM(Voltage Regulator Module)和H橋電機(jī)控制電路。以P-MOSFET為例，傳統(tǒng)VDMOS可工作于第二和第四象限，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)集成有PIN體二極管。所集成的PIN體二極管由于PN結(jié)內(nèi)建電勢(shì)Vbi(室溫下Si基器件約0.7V，4H-SiC器件約2.5～3.0V)，因此其導(dǎo)通壓降高，Si基器件不低于0.7V，4H-SiC基器件不低于2.5V。此外，在體二極管導(dǎo)通時(shí)，由于大注入效應(yīng)，導(dǎo)致漂移區(qū)中存在大量的電子-空穴對(duì)，在二極管反向恢復(fù)過(guò)程中，需要將電子-空穴對(duì)抽取出，從而導(dǎo)致其開(kāi)關(guān)速度慢，反向恢復(fù)損耗大，極大地限制了電路的工作頻率。為提高二極管的開(kāi)關(guān)速度，通常采用電子輻照或集成肖特基二極管的方式。但電子輻照會(huì)提高VDMOS導(dǎo)通電阻、同時(shí)其電子輻照熱穩(wěn)定性差，特性易退化。而集成肖特基二極管，在高溫條件下，泄露電流大。

為進(jìn)一步解決肖特基二極管的反偏泄露電流大的問(wèn)題，提出集成MOS二極管，采用MOS柵極控制二極管的開(kāi)通或關(guān)斷，如公開(kāi)號(hào)為CN107924950A的文件，其公開(kāi)了MOS二極管具有MOS溝道電阻，MOS二極管元胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，同時(shí)需要調(diào)整MOS二極管的閾值電壓，其工藝、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種集成電阻區(qū)的VDMOS器件，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效降低VDMOS的導(dǎo)通電阻，降低VDMOS體二極管正向?qū)▔航?，改善體二極管的反向恢復(fù)特性，降低VDMOS的功耗。