專利名稱：一種具有p型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于半導體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及快速開關(guān)的硅制高壓功率器件，特別適用于娃制超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物場效應晶體管(SuperjunctionVDMOS,即超結(jié)VDM0S，一下均簡寫為超結(jié)VDM0S)，更具體的說，涉及一種可以快速開關(guān)、超低損耗的硅制超結(jié)VDMOS的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，功率器件在日常生活、生產(chǎn)等領(lǐng)域的應用越來越廣泛，特別是功率金屬氧化物半導體場效應晶體管，由于它們擁有較快的開關(guān)速度、較小的驅(qū)動電流、較寬的安全工作區(qū)，因此受到了眾多研究者們的青睞。如今，功率器件正向著提高工作電壓、增加工作電流、減小導通電阻、加快開關(guān)速度和集成化的方向發(fā)展。在眾多的功率金屬氧化物半導體場效應晶體管器件中，尤其是在縱向功率金屬氧化物半導體場效應晶體管中，超結(jié)半導體功率器件的實用新型，它克服傳統(tǒng)功率金屬氧化物半導體場效應管導通電阻與擊穿電壓之間的 矛盾，改變了傳統(tǒng)功率器件依靠漂移層耐壓的結(jié)構(gòu)，而是采用了一種“超結(jié)結(jié)構(gòu)”——P型、N型硅半導體材料在漂移區(qū)相互交替排列的形式。這種結(jié)構(gòu)改善了擊穿電壓和導通電阻不易同時兼顧的情況，在截止態(tài)時，由于P型柱和N型柱中的耗盡區(qū)電場產(chǎn)生相互補償效應，使P型柱和N型柱的摻雜濃度可以做得很高而不會引起器件擊穿電壓的下降。導通時，這種高濃度的摻雜器件的導通電阻明顯降低。由于超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管的這種獨特器件結(jié)構(gòu)，使它的電性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)功率金屬氧化物半導體場效應晶體管，因此這種技術(shù)被人們稱為功率金屬氧化物半導體場效應晶體管技術(shù)上的一個里程碑。功率器件不僅在國防、航天、航空等尖端技術(shù)領(lǐng)域倍受青睞，在工業(yè)，民用家電等領(lǐng)域也同樣為人們所重視。隨著功率器件的日益發(fā)展，其可靠性也已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的焦點。功率器件為電子設(shè)備提供所需形式的電源和電機設(shè)備提供驅(qū)動，幾乎一切電子設(shè)備和電機設(shè)備都需用到功率器件，所以對器件可靠性的研究有著至關(guān)重要的意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，所涉及的結(jié)構(gòu)能減小柵極和漏極之間的電容，加快器件的開關(guān)速度，減小器件開關(guān)過程的損耗。本實用新型提供如下技術(shù)方案一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括兼做漏區(qū)的N型摻雜娃襯底、N型摻雜娃外延層、超結(jié)結(jié)構(gòu),所述的N型摻雜娃外延層設(shè)在N型摻雜娃襯底上，超結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)在N型硅摻雜半導體區(qū)上，所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)由相互間隔的P型柱和N型柱組成，在P型柱上有第一 P型摻雜半導體區(qū)，且第一 P型摻雜半導體區(qū)位于N型摻雜外延層內(nèi)，在第一 P型摻雜半導體區(qū)中設(shè)有第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)和N型重摻雜半導體源區(qū)，在N型柱上設(shè)有柵氧化層，在柵氧化層上方設(shè)有多晶硅柵，在多晶硅柵上設(shè)有第一型氧化層，在第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)和N型重摻雜半導體源區(qū)上連接有源極金屬，在N型柱表面有輕摻雜的P型埋層，且P型埋層在N型柱內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點I、本實用新型結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的超結(jié)結(jié)構(gòu)N型柱表面設(shè)有P型埋層，P型埋層位于柵極氧化層下方，所述的P型埋層能夠減小超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管在漏極電壓較低時的柵漏極電容，加快了器件的開關(guān)速度，減小了器件的開關(guān)損耗。

圖I是本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是傳統(tǒng)的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管與傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容隨漏極電壓的變化曲線對比圖。
具體實施方式
一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括兼做漏區(qū)的N型摻雜硅襯底I、N型摻雜硅外延層2、超結(jié)結(jié)構(gòu)3，所述的N型摻雜硅外延層2設(shè)在N型摻雜硅襯底I上，超結(jié)結(jié)構(gòu)3設(shè)在N型硅摻雜半導體區(qū)2上，所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)3由相互間隔的P型柱4和N型柱5組成，在P型柱上有第一 P型摻雜半導體區(qū)6，且第一 P型摻雜半導體區(qū)6位于N型摻雜外延層2內(nèi)，在第一 P型摻雜半導體區(qū)6中設(shè)有第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)13和N型重摻雜半導體源區(qū)12，在N型柱5上設(shè)有柵氧化層8，在柵氧化層8上方設(shè)有多晶硅柵9，在多晶硅柵9上設(shè)有第一型氧化層10，在第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)13和N型重摻雜半導體源區(qū)12上連接有源極金屬11，在N型柱表面有輕摻雜的P型埋層7，且P型埋層7在N型柱內(nèi)。P型埋層7的厚度和寬度可調(diào)節(jié)，取決于柵極與漏極之間電容的大小。P型埋層7的摻雜濃度可以調(diào)節(jié)，取決于擊穿電壓與柵極和漏極之間電容的大小，在本實施例中，P型埋層的厚度為I納米 10微米，P型埋層的寬度為10納米 50微米，P型埋層的摻雜濃度為 1E3/cm3 lE25/cm3。下面參照附圖，對本實用新型的具體實施方式
作出更詳細的說明圖3是本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管與傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容隨漏端電壓變化的曲線。圖中橫坐標為漏極電壓大小，縱坐標為柵漏極電容大小，實線所示為本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容隨漏端電壓變化的曲線，虛線所示為傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容隨漏端電壓變化的曲線，本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容在漏端電壓為零時的大小位于圖3中A點，傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容在漏端電壓為零時的大小位于圖3中B點，可以從圖中看出，A點值的大小大于B點值的大小，這就使得本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容的變化速度比傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的柵漏極電容的變化速度快，因此本實用新型內(nèi)容所涉及的一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的損耗小于傳統(tǒng)超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管的損耗?！?br> 權(quán)利要求1.ー種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括兼做漏區(qū)的N型摻雜娃襯底(I)、N型摻雜娃外延層(2)、超結(jié)結(jié)構(gòu)(3),所述的N型摻雜娃外延層(2)設(shè)在N型摻雜硅襯底(I)上，超結(jié)結(jié)構(gòu)(3)設(shè)在N型硅摻雜半導體區(qū)(2)上，所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)(3)由相互間隔的P型柱(4)和N型柱(5)組成，在P型柱上有第一 P型摻雜半導體區(qū)￠)，且第一 P型摻雜半導體區(qū)(6)位于N型摻雜外延層(2)內(nèi)，在第一 P型摻雜半導體區(qū)(6)中設(shè)有第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)(13)和N型重摻雜半導體源區(qū)(12)，在N型柱(5)上設(shè)有柵氧化層(8)，在柵氧化層(8)上方設(shè)有多晶硅柵(9)，在多晶硅柵(9)上設(shè)有第一型氧化層(10)，在第二 P型重摻雜半導體接觸區(qū)(13)和N型重摻雜半導體源區(qū)(12)上連接有源極金屬(11)，其特征在于，在N型柱表面有輕摻雜的P型埋層(7)，且P型埋層(7)在N型柱內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，其特征在干，P型埋層(7)的厚度為I納米 10微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，其特征在干，P型埋層(7)的寬度為10納米 50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，其特征在于，P型埋層(7)的摻雜濃度為lE3/cm3 lE25/cm3。
專利摘要一種具有P型埋層的超結(jié)縱向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括兼做漏區(qū)的N型摻雜硅襯底、N型摻雜硅外延層、超結(jié)結(jié)構(gòu)，所述的N型摻雜硅外延層設(shè)在N型摻雜硅襯底上，超結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)在N型硅摻雜半導體區(qū)上，所述的超結(jié)結(jié)構(gòu)由相互間隔的P型柱和N型柱組成，在P型柱上有第一P型摻雜半導體區(qū)，且第一P型摻雜半導體區(qū)位于N型摻雜外延層內(nèi)，在第一P型摻雜半導體區(qū)中設(shè)有第二P型重摻雜半導體接觸區(qū)和N型重摻雜半導體源區(qū)，其特征在于，在N型柱表面有輕摻雜的P型埋層，且P型埋層在N型柱內(nèi)。
文檔編號H01L29/78GK202616236SQ20122014518
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者錢欽松, 祝靖, 張龍, 楊卓, 孫偉鋒, 陸生禮, 時龍興 申請人:東南大學