[发明专利]一种垂直结构功率器件

说明书

本申请是针对申请日为2010年9月26日，申请号为201010292133.2，发明名称为具有超结结构的功率器件及其制造方法提出的分案申请。

 

技术领域

本发明的实施例涉及功率器件。更具体地说，本发明的实施例涉及垂直结构的金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。

 

背景技术

同传统的双极性器件相比，垂直结构的金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）普遍具有更加优越的功率开关特性。然而，垂直结构的功率MOSFET的导通电阻会随着击穿电压的升高而急剧增大，致使其无法应用于高电压场合。

获得较低导通电阻且同时维持较高击穿电压的一个办法是使用“超结”结构。图1示出传统的具有超结结构的垂直n型MOSFET的示意图。如图1所示，MOSFET 10包括漏极12，所述漏极12与n型漏区13耦接于第一端10a。MOSFET 10还包括耦接于n型源区20上的源极14，与漏极12于第二端10b处隔离开的栅极16以及位于第一端10a和第二端10b之间的漂移区18。MOSFET10还包括邻接于源极14和栅极16的p阱21，该p阱21形成场效应管的体区。

漂移区18包括p型柱22和n型柱24，该p型柱22和n型柱24并列形成“超结”。 p型柱22和n型柱24具有特定的掺杂浓度，以使其在横向上至少能够基本相互耗尽。因此，MOSFET10的源极14和漏极12之间能够具有较高的击穿电压。工作时，n型柱24在漏极12和源极14之间形成导电沟道。相比于其它传统的功率MOSFET，图1所示的n型柱24可以具有更高的掺杂浓度，因此可以获得低导通电阻。所以，超结型MOSFET可以同时具有较低的导通电阻和较高的击穿电压。然而，尽管图1所示超结型MOSFET在性能上具有很多优点，但其成本较高并且难以精确制作。

发明内容

针对现有技术中的上述一个或多个问题，本发明的一个目的是提供一种功率器件，以使得和现有技术相比，垂直结构MOSFET的制作能够更加经济高效。

本发明提出的一种功率器件，包括：

漏区，所述漏区包括具有第一导电类型的第一半导体材料；

漂移区，所述漂移区与所述漏区邻接且所述漂移区包括n型柱、p型柱和绝缘区，所述n型柱、p型柱和绝缘区相互并列；

过渡区，所述过渡区位于所述漏区和漂移区之间；

体区，所述体区包括具有第二导电类型的第二半导体材料，所述第二导电类型同所述第一导电类型相反，所述体区和所述漏区被所述漂移区隔开；

源区，所述源区具有第一导电类型且位于所述体区内，所述源区同所述漂移区隔开。

优选地，其中所述p型柱具有均匀宽度。

优选地，其中所述过渡区包括具有所述第一导电类型的半导体材料。

优选地，其中所述过渡区包括具有所述第一导电类型的半导体材料且其掺杂浓度比所述漏区至少低一个数量级。

优选地，其中所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

优选地，其中所述器件还包括：

漏极，耦接至所述漏区且位于所述漏区底部；

源极，与所述源区和所述体区耦接。

优选地，其中所述绝缘区包含介质材料。

优选地，其中所述过渡区的厚度在1um到10um之间。

优选地，其中所述过渡区的掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3到1×10¹⁶cm^-3之间。

优选地，其中所述漏区的电阻率在0.001Ω/cm到0.1Ω/cm之间。

和现有技术相比，本发明实施例提出的垂直结构MOSFET中小尺寸柱结构的制作能够更加经济高效。

 

附图说明

图1是现有技术中垂直结构MOSFET的部分横截面示意图。

图2A-2G是依照本发明实施例的制作垂直结构MOSFET的工艺步骤中半导体衬底的部分横截面示意图。

图3A-3B是依照本发明另一实施例的制作垂直结构MOSFET的工艺步骤中半导体衬底的部分横截面示意图。

图4A-4B是依照本发明又一实施例的制作垂直结构MOSFET的工艺步骤中半导体衬底的部分横截面示意图。

图5是依照本发明实施例的制造的垂直结构MOSFET的部分横截面示意图。

 

具体实施方式