[发明专利]一种具有双纵向场板的分离栅槽型功率器件

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，具体涉及一种具有双纵向场板的分离栅槽型功率器件。本发明主要特征在于：在漂移区中引入分离栅，增加栅极和漏极之间栅氧化层的厚度来降低栅漏电荷Q_GD，同时优化体电场分布，提高器件的击穿电压；在介质槽内引入双纵向场板，源纵向场板减小了栅漏之间的接触面积，进一步降低了器件的栅漏电荷Q_GD，并且辅助耗尽漂移区降低器件的导通电阻，进一步调制器件的体内电场分布来提高器件的击穿电压；利用纵向RESURF技术在介质槽右侧引入纵向P柱，进一步调制器件的体内电场，提高器件击穿电压。最终达到降低栅漏电荷、提高器件耐压以及降低比导通电阻的目的。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种具有双纵向场板的分离栅槽型功率器件。

背景技术

功率半导体器件的发展方向有两个，一个是具有较大的耐压BV和较低的比导通电阻R_on,sp，但是由于半导体器件固有的“硅极限”的存在，即击穿电压和比导通电阻成2.5次方的关系，限制了功率器件的发展。另一个是向着低导通电阻和较快的开关速度（即较小的栅漏电容Cgd或栅电荷Qgd）方向发展，即较小的R_on,sp×Q_GD,sp。

为了缓解这两大矛盾，使器件在满足一定击穿电压的前提下，具有较低的比导通电阻和栅漏电荷，本发明在漂移区中引入分离栅结构，增加栅氧化层的距离，降低栅漏电容，进而降低栅漏电荷，减小器件的导通损耗。在介质槽内引入双纵向场板以辅助耗尽漂移区降低器件的导通电阻，但是传统的介质槽LDMOS其比导通电阻仍然较大，耐压较低，未能进一步缓解耐压与比导通电阻的矛盾，且开关速度较慢。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提出一种具有双纵向场板的分离栅槽型功率器件，目的在于提高器件击穿电压，降低器件导通电阻的同时减小器件的栅漏电荷。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种具有双纵向场板的分离栅槽型功率器件，其元胞结构包括第二掺杂类型衬底、SiO₂埋氧层、第一掺杂类型漂移区、介质槽区、第二掺杂类型条、第二掺杂类型阱区、第一掺杂类型源端重掺杂区、第二掺杂类型源端重掺杂区、第一掺杂类型漏端重掺杂区、浅槽栅接触电极、源极接触电极、漏极接触电极、栅极浮空场板、源场板、漏场板，栅氧化槽、栅源间覆盖介质层、源漏间覆盖介质层；所述第二掺杂类型衬底上表面设置有SiO₂埋氧层；所述SiO₂埋氧层上端面设置有第一掺杂类型漂移区；所述第一掺杂类型漂移区中设置有介质槽区、第二掺杂类型条和栅氧化槽；所述介质槽区内部左侧置有源场板，右侧置有漏场板；所述源场板左侧不与介质槽区边缘邻接，漏场板右侧不与介质槽区边缘邻接；所述漏场板右部设置有第二掺杂类型条；所述第二掺杂类型条左边缘与介质槽区边缘接触且平齐；所述第二掺杂类型条上方与第一掺杂类型漏端重掺杂区相连；所述第一掺杂类型漏端重掺杂区上端面邻接漏极接触电极；所述漏极接触电极与源极接触电极通过表面覆盖氧化层相隔离，且所述表面覆盖氧化层在介质槽区上端面上方，所述源极接触电极下端面置有第二掺杂类型阱区，所述第二掺杂类型阱区内部中包括相互独立的第一掺杂类型源端重掺杂区和第二掺杂类型源端重掺杂区；所述第二掺杂类型阱区左侧设置有栅氧化槽；所述栅氧化槽内部设置有浅槽栅接触电极和栅极浮空场板。所述浅槽栅接触电极与源极接触电极通过表面覆盖氧化层相隔离。

本发明总的技术方案：首先在漂移区中引入分离栅，优化体电场分布，提高器件的击穿电压，同时降低栅漏电荷Q_GD以减少器件开关损耗；在介质槽内引入双纵向场板，辅助耗尽漂移区降低器件的导通电阻，且可以调制器件的体内电场分布来提高器件的击穿电压，同时源纵向场板减小了栅漏之间的接触面积，进一步降低了器件的栅漏电荷Q_GD；利用纵向RESURF技术在介质槽右侧引入纵向P柱，进一步调制器件的体内电场，提高器件击穿电压。综上，本发明可以在提高器件击穿电压，降低器件的比导通电阻的同时减小栅漏电荷。