[实用新型]超高压VDMOS晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体功率器件，具体地说是涉及一种超高压VDMOS晶体管，特别是涉及一种良率及可靠性高且生产成本低的超高压VDMOS晶体管。

背景技术

VDMOS（Vertical Double-diffused Metal Oxide Semiconductor，垂直双扩散金属氧化物半导体）晶体管是一种新颖的功率MOS场效应晶体管，它是一种垂直型的自对准双扩散的MOS场效应晶体管，同时具有双极型晶体管和普通MOS器件的优点。与双极型晶体管相比，它的开关速度快，开关损耗小，输入阻抗高，驱动功率小，频率特性好，跨导线性度高，没有双极型功率器件的二次击穿问题，并且安全工作区大。因此，不论是开关应用还是线性应用，VDMOS晶体管都是理想的功率半导体器件。

现有的VDMOS晶体管通常是在衬底上生长外延，然后在外延上制作器件，器件的正面工序做好后，通过背面减薄及背面金属化，最终形成VDMOS器件。其中，外延的规格与VDMOS器件的耐压相关，耐压越高，外延的电阻率越高，厚度就越厚，反之则外延的电阻率越低，厚度越薄。比如200V的N型VDMOS晶体管的N-外延的电阻率为5左右，厚度为18um左右，而600V的N型VDMOS晶体管的N-外延的电阻率为16左右，厚度为51um左右。加厚，生长外延的当VDMOS晶体管的耐压要求达到1000V以上时（即超高压VDMOS晶体管），由于外延厚度越来越厚，达到甚至接近200um，这在外延生长方面就会存在一定问题。随着外延厚度的滑移线、颗粒等缺陷数量会增多，影响外延质量，从而影响VDMOS晶体管的良率和可靠性，而且外延厚度的增加对外延机台会有损伤，外延成本也大幅增加。因此，迫切的需要对现有的VDMOS晶体管进行改进以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超高压VDMOS晶体管，该VDMOS晶体管整体结构设计巧妙，其省略了衬底上外延的生长，有效解决了1000V以上VDMOS晶体管（即超高压VDMOS晶体管）由于外延厚度增厚对产品所带来的良率和可靠性低以及成本的增加。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种超高压VDMOS晶体管，包括第一导电类型的衬底片、位于衬底片背面的第一导电类型的掺杂层、位于掺杂层下方的第一金属电极、位于衬底片正面的栅极结构以及位于栅极结构上的第二金属电极，所述第一金属电极作为该VDMOS晶体管的漏极，所述第二金属电极作为该VDMOS晶体管的源极；所述栅极结构包括第二导电类型的阱区（body区）、位于阱区内的第二导电类型的接触区、位于接触区两侧的第一导电类型的源区和位于阱区上方的多晶硅栅极。

作为本实用新型的一种改进，所述栅极结构还包括栅氧化层和场氧化层，所述栅氧化层位于阱区和多晶硅栅极之间，所述场氧化层位于栅氧化层和多晶硅栅极之间，所述第二金属电极设置在多晶硅栅极的上方。

作为本实用新型的一种改进， 所述栅极结构还包括设置在多晶硅栅极与第二金属电极之间的绝缘保护层，所述绝缘保护层采用二氧化硅绝缘保护层。

作为本实用新型的一种改进， 所述衬底片的厚度为400-800 um。

作为本实用新型的一种改进， 对于N型VDMOS晶体管，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型；对于P型VDMOS晶体管，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。

作为本实用新型的一种改进，对于N型VDMOS晶体管，所述衬底片为N-衬底片，所述阱区为P-body，所述接触区为P+接触区，所述源区为N+源区；对于P型VDMOS晶体管，所述衬底片为P-衬底片，所述阱区为N-body，所述接触区为N+接触区，所述源区为P+源区。

作为本实用新型的一种改进，对于N型VDMOS晶体管，所述掺杂层采用N型杂质磷或砷注入衬底片背面形成N+层，对于P型VDMOS晶体管，所述掺杂层采用P型杂质硼注入衬底片背面形成P+层。

相对于现有技术，本实用新型所提出的超高压VDMOS晶体管的整体结构设计巧妙，结构简单，易于生产制作，成本低，晶体管的自身功率损耗低，耐压性能佳，电阻率良好，厚度薄，通过直接在衬底片的正面进行器件的制作，省略了在衬底片上生长外延，从而有效避免了高耐压条件下增厚的外延厚度对超高压VDMOS晶体管的良率和可靠性的影响，也有效降低了超高压VDMOS晶体管的生产成本；同时在衬底片的背面注入与衬底片为同一导电类型的杂质形成薄的掺杂层，以提高衬底片表面的杂质浓度，以便与第二金属电极形成良好的欧姆接触，形成VDMOS晶体管的漏极。