一種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及功率器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件。
【背景技術(shù)】
[0002]功率LDM0S器件工藝相對簡單，生產(chǎn)成本較低，工作頻率較高，非常適合中等功率器件應(yīng)用的場合，為了進一步提高器件性能，業(yè)內(nèi)提出了 Trench LDM0S器件結(jié)構(gòu)，有效的提高了半導(dǎo)體功率器件性能。傳統(tǒng)Trench LDM0S器件是在漂移區(qū)中部插入一層深的氧Trench層，可以有效的減小漂移區(qū)長度，降低器件導(dǎo)通電阻，但是器件處于關(guān)態(tài)時，電場大部分都聚集于器件表面，體內(nèi)電場較小，器件容易在表面提前擊穿，限制了擊穿電壓的進一步提高，本實用新型在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化設(shè)計，進一步提高了器件性能。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提出了一種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，在傳統(tǒng)的TrenchLDM0S的N型漂移區(qū)插入一層N型重摻雜多晶硅使得器件變成了雙溝道雙通道器件，在提高器件導(dǎo)通電流的同時增加了器件的擊穿電壓。
[0004]為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，包括源極，漏極和環(huán)形的N型漂移區(qū)，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極和漏極，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形的N型重摻雜多晶硅的場板，所述場板將所述源極、漏極和N型漂移區(qū)分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇?，所述場板靠近源極的一端連接?xùn)艠O。
[0006]其中，所述兩層?xùn)叛鯇映蔝形，對稱分布在所述場板的兩側(cè)，且所述兩層?xùn)叛鯇拥暮穸认嗤?br>[0007]其中，所述源極的電極包括兩個相對所述場板對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子分別同時連接P+N+高低結(jié)，兩個所述P +N+高低結(jié)的下表面分別設(shè)置有相對所述場板對稱設(shè)置的P阱區(qū)，所述P阱區(qū)與所述N型漂移區(qū)鍵合。
[0008]其中，所述漏極的電極包括兩個相對所述場板對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子分別連接相對所述場板對稱設(shè)置的N+型摻雜區(qū)，所述N +型摻雜區(qū)與所述N型漂移區(qū)鍵合。
[0009]其中，還包括P型襯底和埋氧層，所述埋氧層與所述下漂移區(qū)鍵合，所述P型襯底和所述埋氧層鍵合。
[0010]其中，所述N型漂移區(qū)的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有Trench層。
[0011]其中，所述兩層?xùn)叛鯇拥暮穸刃瓮?，均?0?80nm。
[0012]本實用新型提供的技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0013]本實用新型的環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，包括源極，漏極和環(huán)形的N型漂移區(qū)，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極和漏極，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形的N型重摻雜多晶硅的場板，所述場板將所述源極、漏極和N型漂移區(qū)分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇樱鰣霭蹇拷礃O的一端連接?xùn)艠O；在傳統(tǒng)的Trench LDMOS的N型漂移區(qū)插入一層N型重摻雜多晶硅，使得器件變成了雙溝道雙通道器件，在提高器件導(dǎo)通電流的同時增加了器件的擊穿電壓。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型提供的環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實用新型提供的環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件當1^〈0時的電荷布局圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0017]參見圖1和圖2，圖1和圖2是本實用新型提供的環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件的結(jié)構(gòu)示意圖和當UGS〈0時的電荷布局圖。
[0018]在該實施例中，環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件包括源極1，漏極2和U形的N型漂移區(qū)3，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極1和漏極2，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形場板4，所述場板4將所述源極1、漏極2和N型漂移區(qū)3分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板4與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇?，所述場板4靠近源極1的一端連接?xùn)艠O11。
[0019]所述場板4為N型重摻雜多晶硅。
[0020]在傳統(tǒng)的Trench LDM0S器件的N型漂移區(qū)3插入一層N型重摻雜多晶硅的環(huán)形場板4，該場板4的兩端同時穿過器件的源極1和漏極2分別與從柵極11的電極引出的兩個端子連接，在該場板的環(huán)形槽內(nèi)和環(huán)形槽外形成兩個相同的導(dǎo)通溝道，在該場板4的兩側(cè)填充有絕緣的柵氧層5，將兩個導(dǎo)通溝道隔離開來，將器件變成了雙溝道雙導(dǎo)通器件。
[0021]該場板4采用N型重摻雜多晶硅，增強柵極的導(dǎo)電性能，當1>0時，雙溝道和雙通道大大增加了漂移區(qū)的電流，當柵壓增加時，會在柵氧層5表面即N型漂移區(qū)3靠近場板4的一側(cè)形成電子積累層，從而形成低阻的電流通道，提高漂移區(qū)電流，降低器件的導(dǎo)通電阻，其中重摻雜的N型多晶硅濃度大約為1018?10 19cm3，位于場板4內(nèi)側(cè)的上漂移區(qū)平行于P型襯底6的部分厚度約為1.5?1.7 μ m。
[0022]當1〈0時，源極1和柵極11之間接入反向電壓，N型重摻雜多晶硅的場板4中感應(yīng)出大量的負電荷并沿場板均勻分布，N型漂移區(qū)3靠近場板4的一側(cè)感應(yīng)出大量的正電荷沿其邊緣均勻分布，該正電荷為不活躍的帶正電的原子，N型漂移區(qū)3不能形成導(dǎo)電溝道，Ues持續(xù)減小時，上漂移區(qū)和下漂移區(qū)全耗盡后會在N型漂移區(qū)3靠近場板4的一側(cè)，即柵氧層5表面留下了大量的正電荷，而N型重摻雜的多晶硅中分布著大量的電子，根據(jù)高斯定理，柵氧層5的電場會大大提高，從而提高漂移區(qū)電場，增加器件的擊穿電壓。
[0023]在場板4與N型漂移區(qū)3之間起隔離作用的兩層?xùn)叛鯇?呈U形，對稱分布在所述場板4的兩側(cè)，且所述兩層?xùn)叛鯇?的厚度相同，該柵氧層5為厚度50?80nm的薄Si02層。
[0024]所述源極1的電極包括兩個相對所述場板4對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子分別同時連接P+N+高低結(jié)8，兩個所述P +N+高低結(jié)8的下表面分別設(shè)置有相對所述場板對稱設(shè)置的P阱區(qū)9，所述P阱區(qū)9與所述N型漂移區(qū)3鍵合。
[0025]所述漏極2的電極包括兩個相對所述場板4對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子對應(yīng)連接兩個相對所述場板4對稱設(shè)置的N+型摻雜區(qū)10，所述N +型摻雜區(qū)10與所述N型漂移區(qū)3鍵合。
[0026]當1= 0時，源極1和漏極2形成一個背靠背的PN結(jié)，N形漂移區(qū)沒有自由電子形成導(dǎo)電溝道，器件不能產(chǎn)生電流，即使加上UDS而且不論極性如何，總有一個PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，器件不能導(dǎo)通，這時漏極電流iD?0 ;
[0027]UGS>0時，隨著柵壓的增加，會在N型漂移區(qū)3靠近場板4的一側(cè)，即柵氧層5表面形成電子積累層從而形成低阻的電流通道，加上UDS之后器件導(dǎo)通，隨著UDS的增大，漏極電流隨之增大。
[0028]所述柵極11的電極包括兩個端子，所述端子分別連接所述場板4的兩端。場板4將N型漂移區(qū)3分成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，在上漂移區(qū)和下漂移區(qū)的一端形成相對所述場板4對稱設(shè)置的P+N+高低結(jié)8，兩個所述P +N+高低結(jié)8分別連接源極1的金屬電極的兩個導(dǎo)電端子，在上漂移區(qū)和下漂移區(qū)的另一端形成相對所述場板4對稱設(shè)置的N+型摻雜區(qū)11，兩個所述N+型摻雜區(qū)10分別連接漏極2的金屬電極的兩個導(dǎo)電端子。
[0029]該器件還包括P型襯底6和埋氧層7，所述埋氧層7與所述下漂移區(qū)鍵合，所述P型襯底6和所述埋氧層7鍵合。埋氧層7將器件與其他器件隔離開來，保護器件的性能不受干擾。
[0030]N型漂移區(qū)3的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有Trench層12。該Trench層12為Si02，Trench層12與柵氧層5連通共同構(gòu)成絕緣結(jié)構(gòu)，保護器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間互不干擾。
[0031]綜上，本實用新型的環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，包括源極，漏極和環(huán)形的N型漂移區(qū)，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極和漏極，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形的N型重摻雜多晶硅的場板，所述場板將所述源極、漏極和N型漂移區(qū)分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇?，所述場板靠近源極的一端連接?xùn)艠O；在傳統(tǒng)的Trench LDM0S的N型漂移區(qū)插入一層N型重摻雜多晶硅，使得器件變成了雙溝道雙通道器件，在提高器件導(dǎo)通電流的同時增加了器件的擊穿電壓。
[0032]以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，包括源極，漏極和環(huán)形的N型漂移區(qū)，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極和漏極，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形的N型重摻雜多晶硅的場板，所述場板將所述源極、漏極和N型漂移區(qū)分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇?，所述場板靠近源極的一端連接?xùn)艠O。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述兩層?xùn)叛鯇映蔝形，對稱分布在所述場板的兩側(cè)，且所述兩層?xùn)叛鯇拥暮穸认嗤?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述源極的電極包括兩個相對所述場板對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子分別同時連接P+N+高低結(jié)，兩個所述P+N+高低結(jié)的下表面分別設(shè)置有相對所述場板對稱設(shè)置的P阱區(qū)，所述P阱區(qū)與所述N型漂移區(qū)鍵合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述漏極的電極包括兩個相對所述場板對稱設(shè)置的端子，兩個所述端子分別連接相對所述場板對稱設(shè)置的N+型摻雜區(qū)，所述N +型摻雜區(qū)與所述N型漂移區(qū)鍵合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括P型襯底和埋氧層，所述埋氧層與所述下漂移區(qū)鍵合，所述P型襯底和所述埋氧層鍵合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述N型漂移區(qū)的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有Trench 層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述兩層?xùn)叛鯇拥暮穸刃瓮?，均?0?80nm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種環(huán)形柵半導(dǎo)體功率器件，包括源極，漏極和環(huán)形的N型漂移區(qū)，其特征在于，所述N型漂移區(qū)連接所述源極和漏極，所述N型漂移區(qū)內(nèi)插入了一層U形的N型重摻雜多晶硅的場板，所述場板將所述源極、漏極和N型漂移區(qū)分隔成上漂移區(qū)和下漂移區(qū)，所述場板與所述上漂移區(qū)和下漂移區(qū)之間設(shè)置有兩層?xùn)叛鯇?，所述場板靠近源極的一端連接?xùn)艠O；在傳統(tǒng)的Trench？LDMOS的N型漂移區(qū)插入一層N型重摻雜多晶硅，使得器件變成了雙溝道雙通道器件，在提高器件導(dǎo)通電流的同時增加了器件的擊穿電壓。
【IPC分類】H01L29/78, H01L29/06, H01L29/10, H01L29/40
【公開號】CN205122589
【申請?zhí)枴緾N201520781795
【發(fā)明人】夏超, 張琦
【申請人】工業(yè)和信息化部電子第五研究所華東分所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月10日