[发明专利]一种栅控双极-场效应复合元素半导体基VDMOS

说明书

本发明公开了一种栅控双极‑场效应复合元素半导体基VDMOS。该结构的衬底和外延生成的漂移区均为元素半导体材料，基极与源极隔离，与栅极电连接，基极与栅极之间的连接材料为半导体材料，使得基极接入电压时基极电位大于栅极电位，栅极接入电压时栅极电位大于基极电位，并满足：栅极接入电压时，基区获得的电压使得器件寄生的双极型晶体管开启。与传统器件相比，本发明在保证器件具有相同击穿电压的同时，大幅度提高了器件的导通电流，降低了器件的导通电阻。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，具体涉及一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管(VDMOS)。

背景技术

功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是在MOS集成电路工艺基础上发展起来的新一代半导体功率开关器件，二十年来取得了长足的进步，由LDMOS结构起步，经历了VVMOS、VUMOS、VDMOS、EXTFET等结构的演化，目前仍以VDMOS结构为主，垂直双扩散金属氧化物半导体(VDMOS)器件具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、电压控制、热稳定性好等一系列独特特点，目前已在开关稳态电源、高频加热、计算机接口电路以及功率放大器等方面获得了广泛的应用。

传统的VDMOS采用的基区与源区之间短接的电极连接方式。在关断状态下，器件基区和源区短接接地，可抑制由源区、基区和漂移区之间寄生的双极型晶体管开启使得器件发生二次击穿，降低器件的击穿电压。但在开启状态下，由于基区与源区短接，寄生的双极型晶体管依然没有开启，器件只能在正常开启的沟道中导电。

发明内容

本发明提出了一种栅控双极-场效应复合元素半导体基垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，旨在不影响击穿特性的前提下，进一步降低器件的导通电阻,改善晶体管的导通性能。

本发明的技术方案如下：

该栅控双极-场效应复合元素半导体基垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，包括：

半导体材料的衬底；

在所述衬底上外延生成的漂移区；

在所述漂移区表面中间区域形成的栅绝缘层；

在所述漂移区上部两侧分别形成的两处基区；每一处基区均形成源区以及相应的沟道；

源极，位于源区表面；

栅极，位于栅绝缘层表面；

漏极，位于衬底底部表面；

其特殊之处在于：

所述衬底和外延生成的漂移区均为元素半导体材料；每一处基区远离沟道的一端还向下深入漂移区形成重掺杂区域；所述的重掺杂区域的表面生成基极，基极与源极隔离，与栅极电连接，满足：栅极接入电压时，基区获得的电压使得器件寄生的双极型晶体管开启。

基极与栅极之间的连接材料可以是导体材料(例如铜或铝)，使得栅极接入电压时基极与栅极电位一致。

基极与栅极之间的连接材料也可以是半导体材料(例如半绝缘多晶硅)；使得基极接入电压时基极电位大于栅极电位，栅极接入电压时栅极电位大于基极电位。

进一步的，元素半导体材料为硅或锗。

进一步的，衬底的掺杂浓度为1×10¹³cm^-3～1×10¹⁵cm^-3，漂移区的掺杂浓度为3×10¹⁵cm^-3，基区的掺杂浓度为5×10¹⁶cm^-3，重掺杂区域的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3。

本发明技术方案的有益效果如下：