一种逆阻型VDMOS器件制造技术

本发明专利技术提供一种逆阻型VDMOS器件，包括从下至上依次层叠设置的金属化漏极、N型漂移区、金属化源极；N型漂移区的下表面具有N型正向场阻止层，N型漂移区的上表面具有N型反向场阻止层、P型体区、N型漂移区侧面具有沟槽，沟槽从金属化源极的下表面，垂直向下依次贯穿N型源区、P型体区、N型反向场阻止层、N型漂移区、N型正向阻挡层；沟槽中具有氧化层、多晶硅栅电极和多晶硅场板，多晶硅场板与所述多晶硅栅电极通过氧化层隔离，多晶硅场板与N型漂移区、N型正向阻挡层之间通过氧化层隔离，本发明专利技术提供的一种逆阻型VDMOS器件具有逆向阻断能力，同时场阻止层的存在防止了漂移区电场的穿通效应，降低了漂移区的厚度，使器件能够获得较低的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种逆阻型VDMOS器件
本专利技术涉及功率半导体技术，特别涉及一种逆阻型VDMOS器件。
技术介绍
VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)以其具有开关速度高、开关损耗低、驱动损耗低等优点，在各种电能变换特别是在高频电能变换中起着重要作用。电能变换通常包括交流到直流(AC-DC)，直流到交流(DC-AC)，直流到直流(DC-DC)和交流到交流(AC-AC)几种变换方式。AC-AC可以采用间接变换即AC-DC-AC方式，也可以采用直接变换即AC-AC的方式。由于AC-DC-AC间接变换系统中需要有大容值的连接电容(电压型变换)或大感值的连接电感(电流型变换)将两部分相对独立的变换系统相连，而大容值的电容和大感值的电感增加了电路的元器件数量及元器件之间的连线数量，增大了系统的体积和寄生效应，降低了系统的可靠性。AC-AC直接转换系统避免了传统AC-DC-AC系统中大容值连接电容或大感值连接电感的使用，减小了系统的成本、体积和寄生效应，并提高了系统的可靠性。但是，AC-AC直接转换要求功率开关具有双向导通及双向阻断的能力，但是主流的功率开关器件大多数是单向型器件，双向型器件较少。双向晶闸管或两个反并联的晶闸管虽然可以作为双向开关，但这两种器件靠电流控制，驱动电路复杂。由于VDMOS器件不具有逆向导通和逆向阻断的能力，以VDMOS器件为基础构建双向开关，通常的方案如图1所示，需要在VDMOS器件的漏端串联一个二极管，再将两组VDMOS器件和二极管的组合反并联在一起。由于采用4个独立器件的组合，该方案增加了器件的损耗，减低了双向开关的性能。为了减少独立器件数量，文献(D.HLu，NFujishima，A.Sugi,etal.IntegratedBi-directionalTrenchLateralPowerMOSFETsforOneChipLithium-ionBatteryProtectionICs,ISPSD’05,2005)和文献(YFu，XCheng,YChen，etal.A20-VCMOS-BasedMonolithicBidirectionalPowerSwitch,IEEEElectronDevicesLetters,2007)采用两个VDMOS器件串联，如图2所示，虽然器件数量减少，但由于采用两个VDMOS器件串联，该双向开关必然具有较大的导通电阻，从而具有较大功耗。因此，要降低双向开关的导通电阻，必须采用两个VDMOS器件并联，这就需要具有逆向阻断能力的VDMOS。文献(SeigoMor,etal.Demonstrationof3kV4H-SiCReverseBlockingMOSFET,Proceedingsofthe201628thInternationalSymposiumonPowerSemiconductorDevicesandICs,June12-16,2016,Prague,CzechRepublic)提出在VDMOS器件的漏端增加一个肖特基接触，从而使器件具有逆向阻断能力。但是，要保证具有逆向阻断能力的功率VDMOS在正反向耐压时不发生从源端的体区到漏端的肖特基结之间的穿通击穿，必须具有足够的漂移区长度，而增加漂移区长度就意味着导通电阻的增加。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术所要解决的问题是：提供一种能够通过反并联连接构成双向开关的具有逆向阻断能力的VDMOS器件，同时场阻止层的存在控制了漂移区的厚度，能够获得较低的导通电阻。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种逆阻型VDMOS器件，包括从下至上依次层叠设置的金属化漏极1、N型轻掺杂区2、N型漂移区4、金属化源极16；所述N型轻掺杂区2的下表面与金属化漏极1的上表面直接接触且形成肖特基接触；所述N型漂移区4的下表面具有N型正向场阻止层3，所述正向场阻止层3位于N型轻掺杂区2的正上方且与N型轻掺杂区2直接接触；所述N型漂移区4的上表面具有N型反向场阻止层5、P型体区6，所述N型漂移区4的侧面具有沟槽10；所述N型反向场阻止层5的上表面与P型体区6的下表面接触；所述P型体区6的上表面还具有N型源区8与P型接触区7，所述N型源区8与P型接触区7相邻，且N型源区8与P型接触区7的上表面均与金属化源极16的下表面接触；所述沟槽10的上表面与金属化源极16的下表面接触；所述沟槽10的内部填充有氧化层11，且氧化层11中具有多晶硅栅电极12，所述多晶硅栅电极12与金属化源极16之间通过氧化层11隔离；其特征在于，所述沟槽10从金属化源极16的下表面，垂直向下依次贯穿N型源区8、P型体区6、N型反向场阻止层5、N型漂移区4、N型正向阻挡层3；所述沟槽10中还具有多晶硅场板9，所述多晶硅场板9与所述多晶硅栅电极12通过氧化层11隔离，所述多晶硅场板9与N型漂移区4、N型正向阻挡层3之间通过氧化层11隔离，所述多晶硅场板9与地电位相连。作为优选方式，所述沟槽10从金属化源极16的下表面开始垂直向下依次贯穿N型源区8、P型体区6、N型反向场阻止层5、N型漂移区4、N型正向场阻止层3、N型轻掺杂区2，沟槽10与金属化漏极1的上表面接触，所述多晶硅场板9与N型漂移区4、N型正向场阻止层3、N型轻掺杂区2之间通过氧化层11隔离。作为优选方式，器件中的硅材料替换为碳化硅、砷化镓、磷化铟或锗硅半导体材料。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种逆阻型VDMOS器件具有逆向阻断能力，同时场阻止层的存在防止了漂移区电场的穿通效应，降低了漂移区的厚度，使器件能够获得较低的导通电阻。附图说明图1是两个MOSFET反向并联构成的双向开关示意图；图2是两个MOSFET串联构成的双向开关示意图；图3是本专利技术提供的实施例1的剖面结构示意图；图4是本专利技术提供的实施例2的剖面结构示意图。其中，1为金属化漏极，2为N型轻掺杂区，3为N型正向场阻止层，4为N型漂移区，5为N型反向场阻止层，6为P型体区，7为P型接触区，8为N型源区，9为多晶硅场板，10为沟槽，11为氧化层，12为多晶硅栅电极，16为金属化源极。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。实施例1如图3所示，一种逆阻型VDMOS器件，包括从下至上依次层叠设置的金属化漏极1、N型轻掺杂区2、N型漂移区4、金属化源极16；所述N型轻掺杂区2的下表面与金属化漏极1的上表面直接接触且形成肖特基接触；所述N型漂移区4的下表面具有N型正向场阻止层3，所述正向场阻止层3位于N型轻掺杂区2的正上方且与N型轻掺杂区2直接接触；所述N型漂移区4的上表面具有N型反向场阻止层5、P型体区6、所述N型漂移区4的侧面具有沟槽10；所述N型反向场阻止层5的上表面与P型体区6的下表面接触；所述P型体区6的上表面还具有N型源区8与P型接触区7，所述N型源区8与P型接触区7相邻，且N型源区8与P型接触区7的上表面均与金属化源极16的下表面接触；所述沟槽10的上表面与金属化源极16的下表面接触；所述沟槽1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆阻型VDMOS器件，包括从下至上依次层叠设置的金属化漏极(1)、N型轻掺杂区(2)、N型漂移区(4)、金属化源极(16)；所述N型轻掺杂区(2)的下表面与金属化漏极(1)的上表面直接接触且形成肖特基接触；所述N型漂移区(4)的下表面具有N型正向场阻止层(3)，所述正向场阻止层(3)位于N型轻掺杂区(2)的正上方且与N型轻掺杂区(2)直接接触；所述N型漂移区(4)的上表面具有N型反向场阻止层(5)、P型体区(6)；所述N型漂移区(4)的侧面具有沟槽(10)；所述N型反向场阻止层(5)的上表面与P型体区(6)的下表面接触；所述P型体区(6)的上表面还具有N型源区(8)与P型接触区(7)，所述N型源区(8)与P型接触区(7)相邻，且N型源区(8)与P型接触区(7)的上表面均与金属化源极(16)的下表面接触；所述沟槽(10)的上表面与金属化源极(16)的下表面接触；所述沟槽(10)的内部填充有氧化层(11)，且氧化层(11)中具有多晶硅栅电极(12)，所述多晶硅栅电极(12)与金属化源极(16)之间通过氧化层(11)隔离；其特征在于：所述沟槽(10)从金属化源极(16)的下表面，垂直向下依次贯穿N型源区(8)、P型体区(6)、N型反向场阻止层(5)、N型漂移区(4)、N型正向阻挡层(3)；所述沟槽(10)中还具有多晶硅场板(9)，所述多晶硅场板(9)与所述多晶硅栅电极(12)通过氧化层(11)隔离，所述多晶硅场板(9)与N型漂移区(4)、N型正向阻挡层(3)之间通过氧化层(11)隔离，所述多晶硅场板(9)与地电位相连。...

【技术特征摘要】
1.一种逆阻型VDMOS器件，包括从下至上依次层叠设置的金属化漏极(1)、N型轻掺杂区(2)、N型漂移区(4)、金属化源极(16)；所述N型轻掺杂区(2)的下表面与金属化漏极(1)的上表面直接接触且形成肖特基接触；所述N型漂移区(4)的下表面具有N型正向场阻止层(3)，所述正向场阻止层(3)位于N型轻掺杂区(2)的正上方且与N型轻掺杂区(2)直接接触；所述N型漂移区(4)的上表面具有N型反向场阻止层(5)、P型体区(6)；所述N型漂移区(4)的侧面具有沟槽(10)；所述N型反向场阻止层(5)的上表面与P型体区(6)的下表面接触；所述P型体区(6)的上表面还具有N型源区(8)与P型接触区(7)，所述N型源区(8)与P型接触区(7)相邻，且N型源区(8)与P型接触区(7)的上表面均与金属化源极(16)的下表面接触；所述沟槽(10)的上表面与金属化源极(16)的下表面接触；所述沟槽(10)的内部填充有氧化层(11)，且氧化层(11)中具有多晶硅栅电极(12)，所述多晶硅栅电极(12)与金属化源极(16)之间通过氧化层(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：任敏，王梁浩，杨梦琦，宋炳炎，何文静，李泽宏，高巍，张金平，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51