[發(fā)明專利]一種改進(jìn)柵結(jié)構(gòu)的槽柵VDMOS器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110403026.0
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112802903A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂俊杰;顧航;高巍;戴茂州
• 申請（專利權(quán)）人: 成都蓉矽半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發(fā)明提供一種改進(jìn)柵結(jié)構(gòu)的槽柵VDMOS器件，包括柵極結(jié)構(gòu)、源極結(jié)構(gòu)、漏極結(jié)構(gòu)和漂移區(qū)結(jié)構(gòu)：柵極結(jié)構(gòu)包括柵極金屬、重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極、輕摻雜第二導(dǎo)電類型多晶硅電極、溝槽氧化層、隔離氧化層；源極結(jié)構(gòu)包括重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型源區(qū)、中等摻雜第二導(dǎo)電類型體區(qū)、重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型歐姆接觸區(qū)、源極金屬；漂移區(qū)結(jié)構(gòu)包括輕摻雜第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)；漏極結(jié)構(gòu)包括重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型漏區(qū)和漏極金屬，本發(fā)明中的摻雜方式在多晶硅柵內(nèi)引入了二極管結(jié)構(gòu)，所以分區(qū)摻雜的多晶硅柵極內(nèi)部會形成一個PN結(jié)勢壘電容，原本的柵漏電容會與分區(qū)異型摻雜的柵內(nèi)PN結(jié)電容耦合，從而減小總的柵漏電容，降低器件開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種改進(jìn)柵結(jié)構(gòu)的槽柵VDMOS。

背景技術(shù)

功率VDMOS是垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，是電壓控制的縱向單極型器件，具有擊穿電壓高，開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)。槽柵VDMOS相較于平面柵VDMOS用溝槽柵替代了平面柵，降低了導(dǎo)通電阻。但是在高頻的應(yīng)用領(lǐng)域，功率器件的開關(guān)損耗大仍是亟需解決的問題，因?yàn)殚_關(guān)電源模塊的轉(zhuǎn)換效率與功率器件的開關(guān)損耗密切相關(guān)。

功率器件的動態(tài)功耗由器件內(nèi)部的寄生電容大小決定，其中VDMOS的內(nèi)部寄生電容主要由柵源電容C_gs，柵漏電容C_gd，漏源電容C_ds三部分組成。輸入電容C_iss決定器件的輸入損耗， C_iss=C_gs+C_gd。反向傳輸電容C_rss決定器件的開關(guān)速度，C_rss=C_gd，輸出電容C_oss決定器件的輸出損耗，C_oss=C_gd+C_ds。柵漏電容C_gd與器件的開關(guān)損耗和開關(guān)速度都有關(guān)，因此為了降低器件功耗，提升開關(guān)電源模塊的效率，需要降低C_gd。對于槽柵VDMOS來說，槽柵底部與漂移區(qū)交疊，C_gd較大，故開關(guān)損耗較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供了一種改進(jìn)柵結(jié)構(gòu)的槽柵VDMOS器件，通過降低器件的柵漏電容C_gd，來降低器件動態(tài)功耗，提高開關(guān)速度，且器件的制造工藝簡單。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種改進(jìn)柵結(jié)構(gòu)的槽柵VDMOS器件，包括柵極結(jié)構(gòu)、源極結(jié)構(gòu)、漏極結(jié)構(gòu)和漂移區(qū)結(jié)構(gòu)：

所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極金屬11、兩個重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極8、兩個重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極8之間的輕摻雜第二導(dǎo)電類型多晶硅電極7、輕摻雜第二導(dǎo)電類型多晶硅電極7和重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極8周圍的溝槽氧化層9；溝槽氧化層9作為重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極8、輕摻雜第二導(dǎo)電類型多晶硅電極7與外部半導(dǎo)體區(qū)域的隔絕層，所述重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型多晶硅柵電極8與上方的柵極金屬11相連，輕摻雜第二導(dǎo)電類型多晶硅電極7不與柵極金屬11相連且其上覆蓋隔離氧化層10；