[实用新型]沟槽高压P型金属氧化物半导体管

说明书

技术领域

本发明是一种金属氧化物半导体管，尤其是沟槽高压P型金属氧化物半导体管。

背景技术

MOS(金属氧化物半导体)型高压器件具有开关特性好、功耗小等优点，更为重要的是金属氧化物半导体型高压器件易于兼容标准低压金属氧化物半导体工艺，降低芯片的生产成本。金属氧化物半导体型高压器件向着两个方向发展：横向金属氧化物半导体型高压器件和垂直导电金属氧化物半导体型高压器件。其中垂直导电金属氧化物半导体型高压器件将漏区、漂移区和沟道区从硅片表面分别转移到硅片的底部和体内，与横向金属氧化物半导体型高压器件相比，单个管芯占用的硅片面积大大减小，从而在相同的版图面积上可以得到大的工作电流。目前常用的两种垂直导电金属氧化物半导体型高压器件结构是VDMOS和UMOS。与VDMOS相比，UMOS采用纵向沟道且不存在JFET电阻，因此在导通电阻和开关特性方面更有优势。

技术内容

本发明提供一种击穿电压在50V以上、工作电流在100mA以上且与标准外延CMOS(互补型金属氧化物半导体)工艺相兼容的沟槽高压P型金属氧化物半导体管。

本发明采用如下技术方案：

一种沟槽高压P型金属氧化物半导体管，包括兼做衬底的P型漏区，在P型漏区上设有P型外延，在P型外延上设有N型阱，在N型阱上设有P型源区和N型接触孔，在N型阱及P型外延内设有沟槽，在沟槽内填充有二氧化硅，在沟槽内还设有多晶硅栅且多晶硅栅的位置高度与N型阱的高度相对应，在沟槽的周围设有N型区，在多晶硅栅与N型阱之间设有栅氧化层，在多晶硅栅及P型源区的上方覆有二氧化硅，在P型源区及N型接触孔上连接有铝引线。

本发明的沟槽高压P型金属氧化物半导体管是一种纵向沟道垂直导电金属氧化物半导体型高压器件，它巧妙利用体内耗尽层分压的方法，大大改善了器件特性。该器件的优势在更大工作电压领域将得到更大的体现。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明在沟槽侧壁上引入一个或多个N型区。关态时，这些N型区被耗尽，有效分担了高压，并在器件纵向方向上形成三个或更多个峰值电场，有效缓解了器件沟槽底的大电场，大大提高了器件的击穿电压。(2)本发明在沟槽侧壁上引入N型区，可使器件在相同的击穿电压下，外延浓度增加、外延厚度减小，这将使导通电阻大大减小，从而显著改善器件的导通电流和开关特性。(3)本发明通过在沟槽下引入厚氧化层，有效减小了器件的栅漏电容，从而减小了器件的栅漏电荷，显著提高了器件的驱动能力和开关速度。(4)本发明在沟槽侧壁上的N型区个数可根据实际情况灵活设计，这为设计者提供了一个在器件特性和制造成本之间折中的选择，器件工作电压越高，本发明优势越明显。(5)本发明所引入的深槽刻蚀、体内注入N型区以及其它工艺步骤都可以在标准低压外压CMOS工艺线上实现，故本发明具有兼容性好、可靠性高、制造成本低、易产业化等优点。(6)在沟槽侧壁引入N型区后，与沟槽底部的N型区形成一个完整的分压系统，可以更好地降低沟槽底部及拐角处的电场，提高器件的耐压，同时降低器件的导通电阻。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的实施例结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1，一种沟槽高压P型金属氧化物半导体管，包括兼做衬底的P型漏区1，在P型漏区1上设有P型外延2，在P型外延2上设有N型阱3，在N型阱3上设有P型源区4和N型接触孔5，在N型阱3及P型外延2内设有沟槽6，在沟槽6内填充有二氧化硅8，在沟槽6内还设有多晶硅栅9且多晶硅栅9的位置高度与N型阱3的高度相对应，在沟槽6的周围设有N型区，在多晶硅栅9与N型阱3之间设有栅氧化层11，在多晶硅栅9及P型源区4的上方覆有二氧化硅10，在P型源区4及N型接触孔5上连接有铝引线12，上述N型区可以采用多种更为具体的技术措施，它可以是N型环72，也可以是N型底71，还可以在沟槽周围同时设置N型底71及N型环72，在本实施例中，参照图2，N型区为N型环72且该N型环72位于沟槽6的侧壁上；N型区为N型底71且该N型底71位于沟槽6的端部，N型环72可以采用1个、2个或更多个，具体数量可为：耐压每增加100V，在沟槽侧壁上增加2个P型环。