專利名稱：一種柵增強(qiáng)功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縱向金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Vertical M0SFET)，具體 地來說涉及一種改進(jìn)的柵增強(qiáng)功率M0SFET。
背景技術(shù)：
在功率電子領(lǐng)域中，功率MOSFET被廣泛應(yīng)用在開關(guān)器件結(jié)構(gòu)中。為了讓開關(guān)器件 的功能得到良好的發(fā)揮，功率MOSFET需要滿足兩個要求1、當(dāng)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，能擁有 非常低的導(dǎo)通電阻，最小化器件本身的功率損耗；2、當(dāng)器件處于關(guān)斷狀態(tài)，能擁有足夠高的 反向擊穿電壓。Yung C. Liang提出一種在低壓范圍內(nèi)替代超結(jié)(Super Junction)的新型 器件，稱為斜形側(cè)氧調(diào)制(Gradient Oxide-Bypassed，縮寫為GOB)結(jié)構(gòu)器件( Chen5Yung C. Liang and G. S. Samudra IEEE Transactions on Power Electronics 22(4) 2007)。GOB 結(jié)構(gòu)將在超結(jié)中很難實(shí)現(xiàn)的雜質(zhì)濃度匹配問題，轉(zhuǎn)換為容易控制的氧化層厚度上。GOB的觀念是在器件的垂直方向上，利用側(cè)氧調(diào)制結(jié)構(gòu)對器件漂移區(qū)的電場進(jìn)行 橫向調(diào)制，令漂移區(qū)中的電場能夠得到近似一致分布，因此擊穿電壓得到了較大的提高，并 且漂移區(qū)的摻雜濃度可以增大，并且近似于超結(jié)中漂移區(qū)濃度，從而降低器件導(dǎo)通狀態(tài)下 的導(dǎo)通電阻。但GOB結(jié)構(gòu)的側(cè)氧結(jié)構(gòu)所占面積較大，且在器件開啟狀態(tài)下對器件的電流導(dǎo) 通沒有貢獻(xiàn)，直接限制了器件性能的發(fā)揮。另外，有一種具有分裂柵的柵增強(qiáng)功率(power Gate Enhanced with Split gate SGE)器件(Ying Wang, Hai-fan Hu, Wen-Li Jiao, IEEE Electron Device Letters. 2010, 31 (11) :1281-1283)被提出，相比于G0B，這種結(jié)構(gòu)更有效的提高了硅片使用率，漂移區(qū)具 有更高的η型摻雜濃度，在相同擊穿電壓下，有效的降低了導(dǎo)通電阻。但是，GOB和SGE都使用了側(cè)氧結(jié)構(gòu)，一方面，斜側(cè)氧的形成存在一定的工藝難度； 另一方面，側(cè)氧結(jié)構(gòu)所占面積較大。為了在保證擊穿電壓的前提下，進(jìn)一步降低導(dǎo)通電阻， 且改善上述問題，本發(fā)明提出了一種改進(jìn)的柵增強(qiáng)功率M0SFET。

圖1給出了一種已有的SGE UMOS晶體管的結(jié)構(gòu)，包括漏區(qū)(101)、漂移區(qū)(102)、 氧化層(103)、分裂柵(104)、柵電極(105)、η+層(106)、源電極(107)、溝道區(qū)(108)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在不犧牲器件耐壓的前提下，降低漏-源導(dǎo)通電阻； 與常規(guī)MOSFET工藝兼容，具有很強(qiáng)的可實(shí)施性；更易滿足功率電子系統(tǒng)的應(yīng)用要求的柵增 強(qiáng)功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的；包括漏區(qū)201、漂移區(qū)202、介質(zhì)層203、分裂柵204、柵電極205、η+層206、源電極 207、溝道區(qū)208，介質(zhì)層203的K值是按一定規(guī)律分布的，即K值按照從源極到漏極方向越
來越小。所述按一定規(guī)律分布的分布規(guī)律為漂移區(qū)長度為L、Ly表示漂移區(qū)深度為y的地方、0}Lu}L，與之對應(yīng)地方的介質(zhì)層的K值為ey表示為
權(quán)利要求
1.一種柵增強(qiáng)功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括漏區(qū)001)、漂移區(qū)002)、介質(zhì)層 (203)、分裂柵(204)、柵電極(205)、n+層(206)、源電極(207)、溝道區(qū)(208)，其特征是介 質(zhì)層(20 的K值是按一定規(guī)律分布的，即K值按照從源極到漏極方向越來越小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柵增強(qiáng)功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征是所述按一定 規(guī)律分布的分布規(guī)律為漂移區(qū)長度為L、Ly表示漂移區(qū)深度為y的地方、0 ≤ Ly ≤ L，與之 對應(yīng)地方的介質(zhì)層的K值為表示為
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種柵增強(qiáng)功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。包括漏區(qū)(201)、漂移區(qū)(202)、介質(zhì)層(203)、分裂柵(204)、柵電極(205)、n+層(206)、源電極(207)、溝道區(qū)(208)，介質(zhì)層(203)的K值是按一定規(guī)律分布的，即K值按照從源極到漏極方向越來越小。本發(fā)明通過用K值按照一定規(guī)律分布的介質(zhì)層代替原來的側(cè)氧結(jié)構(gòu)，在不犧牲器件耐壓的前提下，降低漏-源導(dǎo)通電阻。本發(fā)明與常規(guī)MOSFET工藝兼容，具有很強(qiáng)的可實(shí)施性，更易滿足功率電子系統(tǒng)的應(yīng)用要求。
文檔編號H01L29/06GK102148256SQ20111006748
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者蘭昊, 劉云濤, 曹菲, 王穎, 邵雷 申請人:哈爾濱工程大學(xué)