[發明專利]一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET

有效

• 申請號: 202110374985.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN112802841B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 顧航;高巍;戴茂州
• 申請（專利權）人: 成都蓉矽半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/07
• 分類號: H01L27/07
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 霍淑利

本發明涉及一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET，屬于功率半導體器件技術領域。本發明的一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET（絕緣柵型場效應晶體管）可以將密勒電容上的充放電電流通過單片集成的BJT（雙極型晶體管）泄放到源極且只產生少量的柵源壓降，這有效的降低了由于密勒電容充放電而造成的功率MOSFET誤開啟的風險，極大程度的提高了器件的短路魯棒性。

技術領域

本發明屬于功率半導體器件技術領域，具體涉及一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET。

背景技術

功率MOSFET被廣泛應用于電力電子領域。相比于雙極型器件（例如IGBT），功率MOSFET具有更低的開關損耗，這讓其在高頻應用場景下更具競爭力。

但是更高的開關速度帶來的是dv/dt的增大，尤其在橋式電路中，Switch節點電壓的快速變化會造成功率MOSFET中的密勒電容快速充放電，并且該充放電電流會通過外圍的驅動回路在功率MOSFET的柵極和源極之間形成電勢差，這一電勢差達到一定的量級會導致器件誤開啟，從而上下管穿通短路，最終器件燒毀。因此，為了防止在高頻應用中密勒電容充放電造成器件短路，而亟需開發出一種新型的功率MOSFET為密勒電容的充放電電流提供低阻的泄放路徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的問題，提供一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET，在高頻率應用中，為功率MOSFET的密勒電容的充放電電流提供低阻的泄放通道，防止該電流在功率MOSFET的柵極和源極之間形成電勢差造成器件誤開啟。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種具有密勒鉗位功能的功率MOSFET，包括用于密勒鉗位的BJT，以及設置在所述BJT（雙極型晶體管）兩側的MOSFET元胞1；

所述BJT包括由下至上依次層疊設置的漏極金屬3、N+型襯底4和N-型外延層5；

所述N-型外延層5的頂層中具有第一P型阱區6，所述第一P型阱區6的頂層中具有間隔設置的N型阱區7和第一P+歐姆接觸區10，所述N型阱區7位于所述第一P+歐姆接觸區10的兩側；所述N型阱區7中具有間隔設置的第二P+歐姆接觸區8和第一N+歐姆接觸區9；

所述第一P+歐姆接觸區10的第一部分上具有源極金屬11，所述第一P+歐姆接觸區10的第二部分、所述第一P型阱區6、所述N型阱區7、所述第二P+歐姆接觸區8和所述第一N+歐姆接觸區9上具有高阻材料13，所述高阻材料13和所述源極金屬11之間具有層間介質層12。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，所述MOSFET元胞1包括由下至上依次層疊設置的漏極金屬3、N+型襯底4和N-型外延層5；

所述N-型外延層5的頂層中具有第二P型阱區16，所述第二P型阱區16的頂層中具有側面相互接觸的第三P+歐姆接觸區18和第二N+歐姆接觸區19，且所述第二N+歐姆接觸區19位于所述第三P+歐姆接觸區18的兩側；

所述N-型外延層5、第二P型阱區16、第三P+歐姆接觸區18和所述第二N+歐姆接觸區19上具有柵氧化層15；

所述柵氧化層15的第一部分上具有源極金屬11，所述柵氧化層15遠離所述BJT的第二部分與所述源極金屬11之間具有層間介質層12；所述柵氧化層15靠近所述BJT的第三部分上具有多晶硅14，所述多晶硅14上具有高阻材料13，所述源極金屬11和所述多晶硅14之間以及所述高阻材料13和所述源極金屬11之間均具有層間介質層（12）。

進一步的，所述BJT的源極金屬11與所述MOSFET元胞1的源極金屬11短接。

進一步的，所述BJT的漏極金屬3與所述MOSFET元胞1的漏極金屬3短接。