[發明專利]一種具有集成隧穿二極管的超結功率MOSFET

有效

• 申請號: 201910373014.0
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110061057B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 李平;郭經緯;林智;胡盛東;唐枋
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種具有集成隧穿二極管的超結功率MOSFET，屬于半導體功率器件領域。該MOSFET包括：漏端電極、N型襯底、N型摻雜區、絕緣層Ⅰ、P型摻雜區Ⅰ、P型摻雜區Ⅱ、N+摻雜區Ⅰ、P+摻雜區Ⅰ、柵氧化層、多晶硅柵、源端電極、P+摻雜區Ⅱ、N+摻雜區Ⅱ、絕緣層Ⅱ和浮空電極。本發明在不增加器件的比導通電阻以及漏電流的條件下，能夠極大地降低器件的反向恢復電荷，并且不會增加工藝難度。

技術領域

本發明屬于半導體功率器件領域，涉及一種具有集成隧穿二極管的超結功率MOSFET。

背景技術

超結MOSFET(SuperJunction Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor)即金屬-氧化物-半導體場效應晶體管可以改善傳統功率MOSFET器件中擊穿電壓與比導通電阻之間的矛盾，具有極低的比導通電阻以及極快的開關速度，而被廣泛應用于工業、新能源、信息交通等領域。然而超結MOSFET的體二極管具有極大的反向恢復電荷，這將降低應用了超結技術MOSFET的功率變換器的效率以及會增加功率變換器的噪聲。

為降低體二極管的反向恢復電荷，通常使用載流子壽命控制技術，如通過金、鉑等重金屬雜質摻雜來引入有效復合中心或在器件制作的最后進行高能電子輻照等。另一類解決方案是改進器件結構，如集成肖特基二極管或半超結結構等。然而上訴技術在降低體二極管方向恢復電荷的同時，往往會降低器件的穩定性或增加器件的比導通電阻及漏電流。

因此，亟需一種在不增加器件的比導通電阻以及漏電流，保證器件穩定性的條件下，能夠極大地降低器件的反向恢復電荷的MOSFET。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種具有集成隧穿二極管的超結功率MOSFET，即提出一種新型結構功率MOSFET器件制造技術，該技術在不增加器件的比導通電阻以及漏電流的條件下，能夠極大地降低器件的反向恢復電荷；并且不會增加工藝難度。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種具有集成隧穿二極管的超結功率MOSFET，由多個重復元胞結構相互拼接而成，具體包括：漏端電極(01)、N型襯底(02)、N型摻雜區(03)、絕緣層Ⅰ(04)、P型摻雜區Ⅰ(05)、P型摻雜區Ⅱ(06)、N+摻雜區Ⅰ(07)、P+摻雜區Ⅰ(08)、柵氧化層(09)、多晶硅柵(10)、源端電極(11)、P+摻雜區Ⅱ(12)、N+摻雜區Ⅱ(13)、絕緣層Ⅱ(14)和浮空電極(15)；

所述N型襯底(02)在漏端電極(01)上方；N型摻雜區(03)、絕緣層Ⅰ(04)、P型摻雜區Ⅰ(05)在N型襯底(02)上方；P型摻雜區Ⅱ(06)在N型摻雜區(03)上方；N+摻雜區Ⅰ(07)、P+摻雜區Ⅰ(08)和N+摻雜區Ⅱ(13)在P型摻雜區Ⅱ(06)上方；

所述柵氧化層(09)被N型摻雜區(03)、P型摻雜區Ⅱ(06)和N+摻雜區Ⅰ(07)包圍；多晶硅柵(10)被柵氧化層(09)包圍；

所述源端電極(11)在N+摻雜區Ⅰ(07)和P+摻雜區Ⅰ(08)上方；P+摻雜區Ⅱ(12)在P型摻雜區Ⅰ(05)上方；浮空電極(15)在P+摻雜區Ⅱ(12)上方；絕緣層Ⅱ(14)在P+摻雜區Ⅰ(08)和N+摻雜區Ⅱ(13)上方；

所述絕緣層Ⅰ(04)將N型摻雜區(03)、P型摻雜區Ⅱ(06)、N+摻雜區Ⅱ(13)與P型摻雜區Ⅰ(05)、P+摻雜區Ⅱ(12)相隔離；絕緣層Ⅱ(14)將源端電極(11)與浮空電極(15)相隔離；