[发明专利]一种槽型积累层MOSFET器件

说明书

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，涉及横向MOSFET(Metal Oxide Semiconductor field effect transistor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)器件。

背景技术

功率MOSFET的关键参数是高压和低导通电阻。由于MOSFET属于单极型器件，其漂移区长度需要随器件耐压提高而增加，与此同时漂移区浓度还需降低；而且，对于高压器件，漂移区电阻占器件导通电阻的80%以上。因而，这造成两种不利影响：1.器件（或电路）的芯片面积增加、成本增大；2.器件的比导通电阻R_on,sp（比导通电阻=导通电阻×器件面积）按照与耐压BV的关系式R_on,sp∝BV^2.5急剧增加。比导通电阻的增大导致功耗急剧增加，并且器件的开关速度也随之降低。

与常规的功率MOSFET相比，带有介质槽结构的MOSFET中的介质槽不仅沿纵向折叠漂移区，缩小器件横向尺寸，而且能够增强有源层内的多维度耗尽，提高漂移区浓度和体内电场强度。这两种效果一方面提高器件的耐压，另一方面降低比导通电阻，因而得到了广泛的应用。

为了缓解常规功率MOSFET的比导通电阻R_on,sp与耐压BV之间R_on,sp∝BV^2.5的关系，业内学者提出了基于槽技术的MOSFET结构。文献Won-So Son，Young-Ho Sohn，Sie-Young Choi，【Effects of a trench under the gate in high voltage RESURF LDMOSFET for SOI power integrated circuits】Solid-State Electronics48(2004)(1629-1635)提出了带有槽的RESURF LDMOS（器件结构如图1所示）。该器件将介质槽6引入栅电极G末端附近直至漏区之间的漂移区。当掺杂浓度提高时，介质槽6降低栅电极G末端下硅表面的高电场，避免此处提前击穿，并且降低漏区边缘的硅表面的电场峰值，避免此处提前击穿，从而在降低比导通电阻的同时提高了器件的耐压。中国专利(201010173833.X，2010.05.17，【SOI横向MOSFET器件】)（器件结构如图2所示）利用介质槽折叠漂移区提高了耐压，同时采用槽栅41和埋栅42使沟道密度和电流密度增加使得比导通电阻降低进而降低功耗。文献Wentong Zhang,Ming Qiao,Lijuan Wu,Ke Ye,Zhuo Wang,Zhigang Wang,Xiaorong Luo,Sen Zhang,Wei Su,Bo Zhang and Zhaoji Li，【Ultra-low Specific On-resistance SOI High Voltage Trench LDMOS with Dielectric Field Enhancement Based on ENBULF Concept】提出的ENBULF LDMOS（器件结构如图3所示）利用介质槽和超结技术的结合，在缩短漂移区长度的同时，提高了漂移区的掺杂浓度，从而提出了耐压为684V，比导通电阻为48.5mΩ·cm²器件。

以上器件的导通电阻均强烈依赖于漂移区掺杂浓度，但漂移区掺杂浓度不能太高，必须满足RESURF原理才能在阻断状况下完全耗尽，以达到器件耐高压。这也就形成导通电阻与耐压之间的矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种槽型积累层MOSFET器件。在导通状态，利用电荷积累层降低比导通电阻；在阻断状态，借助介质槽承受耐压。由于比导通电阻由漂移区中电荷积累决定，基本不取决于漂移区掺杂浓度，这样就有效缓解了器件的比导通电阻R_on,sp与耐压BV之间R_on,sp∝BV^2.5的矛盾。

本发明技术方案是：