[发明专利]一种VDMOS器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，具体涉及一种VDMOS器件及其制作方法。

背景技术

功率金属-氧化物-半导体长效应管（Power MOSFET）结构由于功能上的特殊性，在非常广阔的领域有着广泛的应用，例如，磁盘驱动，汽车电子以及功率器件等方面。以功率器件为例，如VDMOS（Vertical double-diffused metal oxide semiconductor，垂直双扩散MOS）应用于功率器件的超大规模集成电路器件，具有开关损耗小，输入阻抗高，驱动功率小，频率特性好等优点应用广泛。

理想的二极管在承受反向电压时截止，不会有反向电流通过。而实际二极管正向导通时，PN结内的电荷被积累，当二极管承受反向电压时，PN结内积累的电荷将释放并形成一个反向恢复电流，它恢复到零点的时间与结电容等因素有关。现有的VDMOSFET结构中包含一个由P阱和N-漂移区构成的寄生二极管。在一些开关控制应用中，这一内部体二极管非常有益于作为一个缓冲二极管而使用。然而，它的反向恢复速度较慢，使得开关过程的功率损失显著增大，因而大大限制了它的应用。

现已有几种方法来提高体二极管的反向恢复速度。对低压范围(击穿电压低于50V) ，提出在VDMOSFET芯片的中心专门制作一个单独的肖特基二极管来规避寄生体二极管。但是，由于这一肖特基二极管的阻断能力较弱,使这一方法不能应用于高压器件。在高压范围(击穿电压高于200V)，常采用载流子寿命控制技术，电子辐照或质子辐照可以有效地减少体二极管的反向恢复电荷Qrr；然而，由辐照引起的损伤严重影响了VDMOSFET的阈值电压、漏电流、击穿电压等特性。精细控制的铂注入与扩散能非常有效地减少反向恢复电荷Qrr；然而,这一技术要求用到一些重金属，且工艺步骤非常复杂，而重金属一般会对制造过程造成污染。

后来，提出将肖特基接触集成于VDMOSFET的两个单胞之间。如图一所示，为现有技术高压VDMOSFET一个单胞的结构示意图；在相邻两个VDMOSFET源极的N+区之间设置有肖特基接触；W_cell是一个单胞的宽度，此时的体二极管由Pn结和肖特基接触并联而成，当这一合成体二极管导通时，一部分电流将以多数载流子的形式流过肖特基接触。所以，处于导通状态的n-漂移区的注入少数载流子减少了，则存贮的少数载流子就减少了，使得体二极管关断时能够快速恢复。同时，单胞分布结构使肖特基接触的阻断能力得以提高；当在漏极加上高压时，肖特基接触将受到临近的P阱的保护，因为当器件承受反向电压时，P阱与N-区相互耗尽，其耗尽层会挤掉肖特基接触下面的n-区。这样，肖特基接触下面的电场就减小了。通过这一方法，肖特基接触的击穿电压得以增大的同时并没有增大漏电流，因此使肖特基接触应用于高压VDMOSFET成为可能，而单一制作的肖特基二极管是无法做到的。

将肖特基接触集成于VDMOSFET的两个单胞之间，肖特基接触的集成增大了VDMOSFET的每一单胞的源区尺寸，而VDMOSFET的源区之下的区域是不参与导电的，所以器件的整体面积变大，导通电阻增大。在器件工作时这势必会增加功率损耗。

发明内容

本发明为解决现有技术中在VDMOSFET的两个单胞集成肖特基接触使得VDMOSFET器件的面积变大，导通电阻增大的问题，从而提供了一种既可以提高VDMOSFET体二极管的恢复速度又可以不增加器件导通电阻，且可以保证器件耐压的VDMOSFET器件及其制作方法。