垂直mos功率器件及其形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體涉及垂直MOS功率器件及其形成方法。
【背景技術】
[0002]垂直MOS功率器件柵極采用電壓驅(qū)動，具有開關速度快，驅(qū)動電路簡單等優(yōu)點，在低壓領域和中高壓領域應用廣泛。常見的MOS型功率器件根據(jù)其柵極結構形狀和溝道方向不同主要分為平面型和溝槽型兩種。圖1為傳統(tǒng)的平面型垂直MOS功率器件的示意圖。其中101為耐壓層，102為P型阱區(qū)，103為η型源區(qū)，104為柵極氧化層，105為柵極，106為絕緣層介質(zhì)，107為陰極，陽極在耐壓層101下方未畫出。其中P型阱區(qū)102表面與柵極105相對的部分為溝道區(qū)。圖2為傳統(tǒng)的溝槽型垂直MOS功率器件的示意圖。其中201為耐壓層，202為P型阱區(qū)，203為η型源區(qū)，204為柵極氧化層，205為柵極，206為絕緣層介質(zhì)，207為陰極，陽極在耐壓層201下方未畫出，208為浮置P型阱區(qū)。其中P型阱區(qū)202側(cè)面與柵極205相對的部分為溝道區(qū)。圖1和圖2所示的垂直MOS功率器件的開通和關斷通過控制柵極的電壓實現(xiàn)。當柵極電壓高于閾值電壓時，則在P型阱區(qū)表面形成導電溝道，電流可以從陽極經(jīng)過耐壓層，導電溝道流到源區(qū)最后達到陰極，陽極和耐壓層上的電壓下降，器件導通。關斷則反之，是柵極電壓低于閾值電壓，P型阱區(qū)的表面導電溝道消失，電流通路被截斷，耐壓層和陽極的電壓上升，器件截止。
[0003]圖1和圖2所示的傳統(tǒng)的垂直MOS功率器件中，柵極除了與P型阱區(qū)相對，還有一部分面積與耐壓層或者耐壓層表面相對，這一部分形成的柵極-氧化層-半導體電容與耐壓層體內(nèi)的耗盡層電容串聯(lián)一起，形成了米勒電容。該米勒電容在器件開關過程中需要進行充放電，能將陽極電壓的一部分反饋到柵極。這導致開通過程中，柵極電壓達到米勒平臺后需要維持一段充電時間才能繼續(xù)上升，關斷過程中柵極電壓下降到米勒平臺后也需要維持一段時間才能繼續(xù)下降，降低了開關速度同時大大增加了器件的開關損耗。而且，由于陽極電壓的變化往往非常大，其反饋還有可能引起柵極電壓的劇烈波形、形成振蕩，導致器件不正常工作甚至發(fā)生燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種米勒電容小、開關速度快的垂直MOS功率器件及其形成方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的垂直MOS功率器件，所述垂直MOS功率器件為平面型垂直MOS功率器件，可以包括:耐壓層；多個第一摻雜類型阱區(qū)，所述多個第一摻雜類型阱區(qū)位于所述耐壓層的頂部；多個第二摻雜類型源區(qū)，所述多個第二摻雜類型源區(qū)位于所述多個第一摻雜類型阱區(qū)中；平面柵氧層，所述平面柵氧層位于所述耐壓層之上，且所述平面柵氧層的兩端與相鄰兩個所述第二摻雜類型源區(qū)分別接觸；平面柵極層，所述平面柵極層位于所述平面柵氧層之上，其中，所述平面柵極層不覆蓋或者部分覆蓋所述耐壓層上方對應位置；絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋所述平面柵氧層、所述平面柵極層以及與所述平面柵氧層接觸的兩個所述第二摻雜類型源區(qū)；第一電極，所述第一電極位于所述絕緣介質(zhì)層之上；以及第二電極，所述第二電極位于所述耐壓層之下。
[0006]根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的垂直MOS功率器件，所述垂直MOS功率器件為溝槽型垂直MOS功率器件，可以包括:耐壓層；第一摻雜類型阱區(qū)，所述第一摻雜類型阱區(qū)位于所述耐壓層的頂部；第二摻雜類型源區(qū)，所述第二摻雜類型源區(qū)位于第一摻雜類型阱區(qū)中；浮置阱區(qū)，所述浮置阱區(qū)位于所述耐壓層的頂部且位于所述第一摻雜類型阱區(qū)附近，所述浮置阱區(qū)與所述第一摻雜類型阱區(qū)摻雜類型相同；溝槽柵氧層，所述溝槽柵氧層位于所述耐壓層的頂部，所述溝槽柵氧層的第一側(cè)壁與所述第一摻雜類型阱區(qū)和所述第二摻雜類型源區(qū)接觸，所述溝槽柵氧層的第二側(cè)壁與所述浮置阱區(qū)接觸；溝槽柵極層，所述溝槽柵極層充滿所述溝槽柵氧層內(nèi)部，其中，所述溝槽柵極層與所述溝槽柵氧層不覆蓋或者部分覆蓋所述浮置阱區(qū)的上表面；絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋所述平面柵氧層、所述平面柵極層、所述浮置阱區(qū)以及所述第二摻雜類型源區(qū)；第一電極，所述第一電極位于所述絕緣介質(zhì)層之上；以及第二電極，所述第二電極位于所述耐壓層之下。
[0007]根據(jù)本發(fā)明上述實施例的垂直MOS功率器件中，通過去除了整個或者部分形成米勒電容的柵極，米勒電容明顯減小，從而消除或明顯減小第二電極電壓變化對柵極電壓的反饋作用，從而避免或者減小了開關過程中的米勒平臺和振蕩現(xiàn)象，縮短器件開關時間，提高器件開關速度，減少開關損耗，使得功率器件更加安全可靠。此外，該實施例的垂直MOS功率器件還具有結構簡單、成本低等優(yōu)點。
[0008]根據(jù)本發(fā)明第三方面實施例的垂直MOS功率器件的形成方法，所述垂直MOS功率器件為平面型垂直MOS功率器件，可以包括以下步驟:提供耐壓層；在所述耐壓層之上形成平面柵氧層，所述平面柵氧層包括位于兩端的第一區(qū)域和位于中間的第二區(qū)域；在所述平面柵氧層的第一區(qū)域之上形成平面柵極層；在所述平面柵氧層的第一區(qū)域之下的所述耐壓層的頂部形成第一摻雜類型阱區(qū)和第二摻雜類型源區(qū)，其中所述第二摻雜類型源區(qū)位于第一摻雜類型阱區(qū)中，所述平面柵氧層的兩端與兩個所述第二摻雜類型源區(qū)分別接觸；形成絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋所述平面柵氧層、所述平面柵極層以及與所述平面柵氧層接觸的兩個所述第二摻雜類型源區(qū)；以及形成第一電極和第二電極，其中，所述第一電極位于所述絕緣介質(zhì)層之上，所述第二電極位于所述耐壓層之下。
[0009]根據(jù)本發(fā)明第四方面實施例的垂直MOS功率器件的形成方法，所述垂直MOS功率器件為溝槽型垂直MOS功率器件，可以包括以下步驟:提供耐壓層；在所述耐壓層頂部形成溝槽，然后在所述溝槽的內(nèi)壁形成溝槽柵氧層；在所述溝槽柵氧層之上形成溝槽柵極層，所述溝槽柵極層與所述溝槽柵氧層不覆蓋或者部分覆蓋預設浮置阱區(qū)區(qū)域的上表面；在所述溝槽柵極層附近的所述耐壓層的頂部形成第一摻雜類型阱區(qū)、第二摻雜類型源區(qū)以及浮置阱區(qū)，其中，所述第二摻雜類型源區(qū)位于第一摻雜類型阱區(qū)中，所述第一摻雜類型阱區(qū)和所述第二摻雜類型源區(qū)與所述溝槽柵氧層的第一側(cè)壁接觸，所述浮置阱區(qū)與所述溝槽柵氧層的第二側(cè)壁接觸；形成絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋所述溝槽柵氧層、溝槽柵極層、第二摻雜類型源區(qū)以及浮置阱區(qū)；以及形成第一電極和第二電極，其中，所述第一電極位于所述絕緣介質(zhì)層之上，所述第二電極位于所述耐壓層之下。
[0010]根據(jù)本發(fā)明上述實施例的垂直MOS功率器件形成方法中，通過去除了整個或者部分形成米勒電容的柵極，米勒電容明顯減小，從而消除或明顯減小第二電極電壓變化對柵極電壓的反饋作用，從而避免或者減小了開關過程中的米勒平臺和振蕩現(xiàn)象，縮短器件開關時間，提高器件開關速度，減少開關損耗，使得功率器件更加安全可靠。此外，該實施例的垂直MOS功率器件形成方法還具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0011]圖1是傳統(tǒng)的平面型垂直MOS功率器件的結構示意圖。
[0012]圖2是傳統(tǒng)的溝槽型垂直MOS功率器件的結構示意圖。
[0013]圖3是本發(fā)明實施例的平面型垂直MOS功率器件的結構示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明實施例的溝槽型垂直MOS功率器件的結構示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明實施例的平面型垂直MOS功率器件形成方法的流程圖。
[0016]圖6是本發(fā)明實施例的溝槽型垂直MOS功率器件形成方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0018]本發(fā)明第一方面提出一種平面型垂直MOS功率器件。圖3是本發(fā)明實施例的平面型垂直MOS功率器件的結構示意圖。
[0019]如圖3所示，該實施例的平面型垂直MOS功率器件可以包括:耐壓層301、多個第一摻雜類型阱區(qū)302、多個第二摻雜類型源區(qū)303、平面柵氧層304、平面柵極層305、絕緣介質(zhì)層306、第一電極307以及第二電極(圖中未畫出),多個第一摻雜類型講區(qū)302位于耐壓層301的頂部。多個第一摻雜類型阱區(qū)302與耐壓層301的摻雜類型相反。多個第二摻雜類型