[發明專利]槽柵超結VDMOS器件、芯片及終端設備

有效

• 申請號: 202110581224.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113327984B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 任敏;李長澤;李澤宏;李偉聰;林泳浩
• 申請（專利權）人: 深圳市威兆半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/423
• 代理公司: 深圳市嘉勤知識產權代理有限公司 44651
• 代理人: 辛鴻飛

本申請公開一種槽柵超結VDMOS器件、芯片及終端設備。該槽柵超結VDMOS器件包括元胞結構和開關管；元胞結構包括超結結構，超結結構的頂端設有溝槽柵極結構，溝槽柵極結構包括從上至下依次層疊設置的N型多晶硅區和P型多晶硅區，N型多晶硅區的上表面設有金屬層，P型多晶硅區通過多晶走線與柵極連接，溝槽柵極結構的兩側分別設有P型基區，每側的P型基區的上表面均設有相接觸的N+源區和P+體區，且N+源區緊鄰溝槽柵極結構，每側的N+源區的部分上表面和P+體區的上表面設有源極金屬；開關管跨接在金屬層與源極金屬之間，當開關管導通時，P型基區的表面形成供電流通過的導電溝道。本申請可以提高反向恢復特性。

技術領域

本申請涉及功率半導體器件領域，具體涉及一種槽柵超結VDMOS器件、芯片及終端設備。

背景技術

超結垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(vertical double-diffusedmetal oxide semiconductor field effect transistor，VDMOS)器件的體二極管特性相比于常規VDMOS更差，其原因是超結VDMOS器件內部具有交替的PN柱結構，使得體二極管正向導通時存儲在耐壓層中的非平衡載流子濃度更高，而在體二極管反向恢復過程中非平衡載流子被抽取的速度很快。在反向恢復過程中極易出現電流和電壓的過沖，造成超結VDMOS器件損壞，導致反向恢復特性較差。

發明內容

鑒于此，本申請提供一種槽柵超結VDMOS器件、芯片及終端設備，以解決現有的超結VDMOS器件反向恢復特性較差的問題。

本申請提供的一種槽柵超結VDMOS器件，包括元胞結構和開關管；其中，所述元胞結構包括超結結構，所述超結結構的頂端設有溝槽柵極結構，所述溝槽柵極結構包括從上至下依次層疊設置的N型多晶硅區和P型多晶硅區，所述N型多晶硅區的上表面設有金屬層，所述P型多晶硅區通過多晶走線與柵極連接，所述溝槽柵極結構的兩側分別設有P型基區，每側的所述P型基區的上表面均設有相接觸的N+源區和P+體區，且所述N+源區緊鄰所述溝槽柵極結構，每側的所述N+源區的部分上表面和P+體區的上表面設有源極金屬，每側的所述源極金屬相對于所述柵極金屬對稱分布；

所述開關管跨接在所述金屬層與所述源極金屬之間，當所述開關管導通時，所述P型基區的表面形成供電流通過的導電溝道；

所述溝槽柵極結構的下表面以及兩側面均設有氧化層，所述氧化層用于隔離所述超結結構、P型基區、N+源區以及源極金屬。

其中，所述N型多晶硅區的下表面的深度大于或等于所述P型基區的下表面的深度。

其中，所述N型多晶硅區為摻雜硼的N型多晶硅，所述P型多晶硅區為摻雜磷的P型多晶硅。

其中，所述溝槽柵極結構的下表面的氧化層的厚度大于所述溝槽柵極結構的兩側面的氧化層的厚度。

其中，所述元胞結構還包括從上至下依次層疊設置的N-外延層、N+襯底和漏極金屬，所述N-外延層與所述超結結構的下表面接觸。

其中，所述超結結構包括N柱以及設置在所述N柱兩側面的P柱。

其中，所述P型基區設置在所述P柱的上表面以及N柱的部分上表面。

其中，所述開關管為MOS管，所述MOS管的源極與所述N型多晶硅區連接，所述MOS管的柵極與漏極短接，并與所述源極金屬連接。

其中，所述MOS管與所述元胞結構集成在一個芯片上，或者，所述MOS管與所述元胞結構設置在同一個封裝器件中。

本申請提供一種芯片，包括本申請實施例提供的槽柵超結VDMOS器件。

本申請還提供一種終端設備，包括本申請實施例提供的槽柵超結VDMOS器件。