[发明专利]具有低导通电阻的沟槽DMOS器件

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电器元件，具体地说是一种MOSFET晶体管，特别是 一种具有沟槽结构的DMOS晶体管。

背景技术

功率DMOS(双扩散金属-氧化物-场效应晶体管)是采用大规模集成电路精 细工艺制造的分立器件。由于DMOS比双极型功率器件具有许多优良性能如：高 输入阻抗，低驱动电流，开关速度快，具有负的电流温度系数，并有良好的电流 自调节能力，热稳定性好，没有二次击穿等，目前已广泛应用于各种电子设备中， 在高压大电流的电路应用中逐步取代了许多原来为双极型功率器件所占据的领 域。

一种特定的DMOS晶体管称为沟槽DMOS晶体管，其中的沟道是垂直形成 的，而栅极形成于在源和漏之间延伸的沟槽中。内衬氧化层并填充多晶硅的沟槽 结构相比普通DMOS晶体管结构，对电流的限制更少，从而提供了较低的导通电 阻值。沟槽DMOS晶体管的例子在美国专利5,541,425和5,072,266中公开。

传统的沟槽DMOS器件如图1所示，栅电极3一般采用多晶硅材料。器件导通 时，靠近沟槽的体区部分形成导电沟道，使源极和漏极导通，形成通路。沟槽 DMOS器件在低压应用领域，可以获的较理想的开关特性，此时的导通电阻主要 由沟道和外延层电阻构成，但是随着耐压的升高，外延层电阻开始占据主导地位， 因此如何最大限度地降低外延层电阻一直是沟槽DMOS器件发展的一个方向。

文献Tsengyou Syau，Prasad Venkatraman，and B.Jayant Baliga，Comparison of Ultralow Specific On-Resistance UMOSFET Structures：The ACCUFET，EXTFET， INVFET，and Conventional UMOSFET′s，0018-9383/94$04.00，1994IEEE提供了一 种称为EXTFET的沟槽DMOS器件，如图2所示，和图1传统沟槽DMOS结构不同 的是，沟槽延伸进入了N+衬底中。当器件反偏时，P-base/N-drift承担反偏电压； 当器件开启导通时，N-外延层靠近沟槽处形成积累层，有利于载流子的流动，从 而降低了导通电阻。但是此种结构的器件在反偏时，由于沟槽距离漏极较近，沟 槽底部的电场比较高，为了防止栅氧发生击穿，沟槽底部的氧化层一般比较厚， 这就增加了工艺难度，同时对栅氧化层的质量要求也比较高。

文献Hidefumi Takaya，Kyosuke Miyagi，Kimimori Hamada，Yasushi Okura， Norihito Tokura，Akira Kuroyanagi，Floating island and thick bottom oxide trench gate MOSFET(FITMOS)-A 60V ultra low on-resistance novel MOSFET with superior internal body diode，0-7803-8889-5/05/$20.00，2005IEEE又提供了一种具 有浮岛结构的沟槽DMOS器件，其结构如图3所示，和图1传统沟槽DMOS结构不 同的是，外延层中增加了一个称为浮岛结构的P型埋层。对于传统沟槽DMOS器 件，电场的峰值出现在与N-外延层接触的P型体区的底部或者沟槽底部拐角处， 引入浮岛后，同样的电场尖峰被分成两部分，另一个尖峰出现在P型浮岛表面， 这样，漂移区的最大电场被分成两部分，从而在同样的外延层掺杂浓度下，击穿 电压可以有所上升；或者说，在保持原有的击穿电压下，N-外延层的掺杂浓度可 以适当提高。但是这种结构器件相邻的浮岛会形成JFET效应，当器件工作在高 频开关的交流状态时，通态压降会增大，因此限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低导通电阻的沟槽DMOS器件，具体结构如 图5所示。