[發明專利]一種超結MOS器件

有效

• 申請號: 202110428258.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113224164B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 任敏;李長澤;馬榮耀;張新;鄭芳;張雪璠;李澤宏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;無錫華潤華晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 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

本發明提供一種超結MOS器件，從下至上依次包括漏極金屬層、重摻雜第二類導電類型半導體漏區、中等摻雜第二類導電類型半導體緩沖層、輕摻雜第二類導電類型半導體柱區、中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區、源極金屬層；本發明在超結VDMOS器件的基礎上，將部分漏極金屬層挖槽填充穿過中等摻雜第二類導電類型半導體緩沖層與重摻雜第一類導電類型島區接觸，重摻雜第一類導電類型島區之間為輕摻雜第二類導電類型半導體間隙區。反向恢復電流下降階段由于有空穴的注入，中等摻雜第二類導電類型半導體緩沖層空穴下降速度減慢，反向恢復電流得以平滑衰減，從而降低反向恢復的硬度。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，具體涉及到一種超結MOS器件。

背景技術

垂直功率MOS場效應管(VDMOS)因其具有開關速度快、開關損耗低、柵極易驅動、驅動功率小、輸入阻抗高、頻率響應好和利于大規模集成等優點，被廣泛應用于各種電力電子系統。但是VDMOS器件始終存在“硅限”瓶頸，即器件的導通電阻始終與擊穿電壓的2.5次方成比例，這嚴重影響了功率VDMOS在高壓下工作。而陳星弼院士另辟蹊徑，提出了超結結構，通過在VDMOS漂移區通過引入PN柱交替排列，將導通電阻始終與擊穿電壓的關系由2.5次方減小到1.3次方，使相同高壓條件下器件的導通功耗降低。

但是，在超結結構內存在一個體二極管，如圖1所示，它是由P+歐姆接觸區、P體區、P柱區、N柱區、N緩沖層和N+漏區構成的體二極管，在其工作時將起到反向并聯續流二極管的作用。在這個體二極管處于導通狀態時，大量過剩載流子貯存在N柱區中，使超結MOSFET具有很多的反向恢復電荷；體二極管處于反向恢復狀態時，橫向PN結的存在會使這些載流子迅速排出，這就造成了反向恢復硬度很高。因此超結器件在反向恢復時具有較高的電壓峰值，較大的電磁干擾(EMI)噪聲，甚至會發生器件損傷。

發明內容

本發明針對上述問題，提出了一種具有軟恢復體二極管的超結MOS器件，它能夠降低器件在反向恢復時的軟度，提升器件的反向恢復特性，提高器件的可靠性。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種超結MOS器件，從下至上依次包括漏極金屬層11、重摻雜第二類導電類型半導體漏區9、中等摻雜第二類導電類型半導體緩沖層13、輕摻雜第二類導電類型半導體柱區8、中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區12、源極金屬層1；

中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區12上表面的柵極絕緣氧化層2內部設有多晶硅柵電極3，中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區12的左右兩側為中等摻雜第一類導電類型半導體體區5，中等摻雜第一類導電類型半導體體區5的內部上表面設有重摻雜第一類導電類型半導體歐姆接觸區4和重摻雜第二類導電類型半導體源區6；所述重摻雜第二類導電類型半導體源區6和中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區12之間為中等摻雜第一類導電類型半導體體區5，多晶硅柵電極3與中等摻雜第一類導電類型半導體體區5之間、多晶硅柵電極3和中等摻雜第二類導電類型半導體JFET區12之間都通過柵極絕緣氧化層2相隔離；所述多晶硅柵電極3與源極金屬層1之間通過柵極絕緣氧化層2相隔離；所述重摻雜第二類導電類型半導體源區6上表面與源極金屬層1、柵極絕緣氧化層2接觸；所述重摻雜第一類導電類型半導體歐姆接觸區4上方與源極金屬層1接觸；

輕摻雜第二類導電類型半導體柱區8的左右兩側為輕摻雜第一類導電類型半導體柱區7，所述輕摻雜第一類導電類型半導體柱區7位于中等摻雜第一類導電類型半導體體區5下表面、中等摻雜第二類導電類型半導體緩沖層13上表面；