[发明专利]一种超结MOS器件

说明书

本发明提供一种超结MOS器件，从下至上依次包括漏极金属层、重掺杂第二类导电类型半导体漏区、中等掺杂第二类导电类型半导体缓冲层、轻掺杂第二类导电类型半导体柱区、中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区、源极金属层；本发明在超结VDMOS器件的基础上，将部分漏极金属层挖槽填充穿过中等掺杂第二类导电类型半导体缓冲层与重掺杂第一类导电类型岛区接触，重掺杂第一类导电类型岛区之间为轻掺杂第二类导电类型半导体间隙区。反向恢复电流下降阶段由于有空穴的注入，中等掺杂第二类导电类型半导体缓冲层空穴下降速度减慢，反向恢复电流得以平滑衰减，从而降低反向恢复的硬度。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，具体涉及到一种超结MOS器件。

背景技术

垂直功率MOS场效应管(VDMOS)因其具有开关速度快、开关损耗低、栅极易驱动、驱动功率小、输入阻抗高、频率响应好和利于大规模集成等优点，被广泛应用于各种电力电子系统。但是VDMOS器件始终存在“硅限”瓶颈，即器件的导通电阻始终与击穿电压的2.5次方成比例，这严重影响了功率VDMOS在高压下工作。而陈星弼院士另辟蹊径，提出了超结结构，通过在VDMOS漂移区通过引入PN柱交替排列，将导通电阻始终与击穿电压的关系由2.5次方减小到1.3次方，使相同高压条件下器件的导通功耗降低。

但是，在超结结构内存在一个体二极管，如图1所示，它是由P+欧姆接触区、P体区、P柱区、N柱区、N缓冲层和N+漏区构成的体二极管，在其工作时将起到反向并联续流二极管的作用。在这个体二极管处于导通状态时，大量过剩载流子贮存在N柱区中，使超结MOSFET具有很多的反向恢复电荷；体二极管处于反向恢复状态时，横向PN结的存在会使这些载流子迅速排出，这就造成了反向恢复硬度很高。因此超结器件在反向恢复时具有较高的电压峰值，较大的电磁干扰(EMI)噪声，甚至会发生器件损伤。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种具有软恢复体二极管的超结MOS器件，它能够降低器件在反向恢复时的软度，提升器件的反向恢复特性，提高器件的可靠性。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种超结MOS器件，从下至上依次包括漏极金属层11、重掺杂第二类导电类型半导体漏区9、中等掺杂第二类导电类型半导体缓冲层13、轻掺杂第二类导电类型半导体柱区8、中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区12、源极金属层1；

中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区12上表面的栅极绝缘氧化层2内部设有多晶硅栅电极3，中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区12的左右两侧为中等掺杂第一类导电类型半导体体区5，中等掺杂第一类导电类型半导体体区5的内部上表面设有重掺杂第一类导电类型半导体欧姆接触区4和重掺杂第二类导电类型半导体源区6；所述重掺杂第二类导电类型半导体源区6和中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区12之间为中等掺杂第一类导电类型半导体体区5，多晶硅栅电极3与中等掺杂第一类导电类型半导体体区5之间、多晶硅栅电极3和中等掺杂第二类导电类型半导体JFET区12之间都通过栅极绝缘氧化层2相隔离；所述多晶硅栅电极3与源极金属层1之间通过栅极绝缘氧化层2相隔离；所述重掺杂第二类导电类型半导体源区6上表面与源极金属层1、栅极绝缘氧化层2接触；所述重掺杂第一类导电类型半导体欧姆接触区4上方与源极金属层1接触；

轻掺杂第二类导电类型半导体柱区8的左右两侧为轻掺杂第一类导电类型半导体柱区7，所述轻掺杂第一类导电类型半导体柱区7位于中等掺杂第一类导电类型半导体体区5下表面、中等掺杂第二类导电类型半导体缓冲层13上表面；