[发明专利]一种具有非均匀浮岛结构的VDMOS器件

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及垂直双扩散金属-氧化物-半导体场效应管(Vertical Double Diffusion MOSFET，VDMOS)，尤其是具有浮岛结构的VDMOS器件。

背景技术

VDMOS器件具有输入阻抗高、开关速度快、电压驱动、热稳定性好等诸多优点，因而在功率系统中具有广泛的应用。在开关器件应用中，通常希望VDMOS不仅具有高的击穿电压，而且具有低的导通电阻以降低功耗，同时具有良好的体二极管反向恢复特性以抑制开关过程中的噪声和电压浪涌。由于传统VDMOS存在导通电阻和击穿电压的制约关系(导通电阻正比于击穿电压的2.5次方)，研究者曾提出在普通VDMOS器件的漂移区引入超结结构(super-junction)来优化导通电阻和击穿电压的折中(如图1所示)，但是由于超结结构具有两大缺点：体二极管的反向恢复特性差和制作工艺难度高，使得具有超结结构的VDMOS器件的应用场合受到限制且成本居高不下。

为克服超级结器件的缺点，文献Cézac N，Morancho F，Rossel P，Tranducand H，Peyre Lavigne A.A New Generation of Power Unipolar Devices：the Concept of the FLoating Islands MOS Transistor.Proceedings of the 12^th international symposium on power semiconductor Devices and ICs Toulouse.France，May 22-25，2000 p69提出一种浮岛MOSFET(FLoating Islands MOSFET，FLIMOS)的概念。通过在VDMOS器件漂移区中引入相反掺杂类型的浮岛，可以在不降低器件击穿电压的情况下降低其导通电阻，其原因是：引入的浮岛与漂移区形成了附加的PN结，多个PN结可以承受更高的耐压。在耐压不变的情况下则可以通过增大漂移区掺杂浓度来降低器件导通电阻。

理论上，浮岛MOSFET的击穿电压会随着浮岛数的增加而增加。为了得到导通电阻和击穿电压的更好折中，文献Luo X R，Fu D P，Gao H M，Chen X.Ultra-low On-resistance Trench Gate MOSFET with Buried P-Island.IEEE International Conference on Communications，Circuits and Systems(ICCCAS)，Chengdu，China，July 28-30，2010 p496提出了一种具有双埋P岛的槽栅功率MOSFET器件，采用自对准工艺形成宽度、厚度及掺杂浓度均匀的两层p型浮岛结构(如图3所示)。

发明内容

本发明提供一种具有非均匀浮岛结构的VDMOS器件，通过在VDMOS器件的漂移区中引入多层非均匀的、与漂移区相反导电类型的浮岛结构，在不增加导通电阻的情况下提高器件耐压，缓解了导通电阻和耐压之间的矛盾。与传统的VDMOS器件相比，在击穿电压相同的情况下，本发明提供的具有非均匀浮岛结构的VDMOS器件可采用具有较高电阻率的外延层，从而使导通电阻大大降低；与具有超结结构的VDMOS器件相比，本发明提供的具有非均匀浮岛结构的VDMOS器件中的体二极管反向恢复特性更好，且工艺相对简单，工艺容差较大；与具有均匀浮岛结构的VDMOS器件相比，本发明提供的具有非均匀浮岛结构的VDMOS器件在导通时电流通路更宽，可使导通电阻进一步降低。

本发明技术方案如下：