[发明专利]一种开启电压可调的平面型金属氧化物半导体二极管

说明书

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种开启电压可调的平面型金属氧化物半导体二极管。本发明的二极管包括N型重掺杂单晶硅衬底、N‑外延层、阴极电极和阳极电极；N‑外延层上层两侧具有N型重掺杂区，N型重掺杂区下表面连接有P型埋层；N型重掺杂区和P型重掺杂区上面连接金属区，N‑外延层上表面中部具有平面栅结构；二氧化硅栅氧化层的下表面两侧与N型重掺杂区的上表面接触；氮化物介质层位于二氧化硅栅氧化层上表面；阳极电极通过金属区连接P型重掺杂区与P型埋层形成欧姆接触。本发明的有益效果为，具有较大的正向电流、较小的导通压降以及较小的反向漏电流，器件在不影响反向击穿电压和反向漏电的情况下的开启电压可调。

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种开启电压可调的平面型金属氧化物半导体二极管。

背景技术

二极管是最常用的电子元件之一，传统的整流二极管主要是肖特基整流器和PN结整流器。其中，PN结二极管能够承受较高的反向阻断电压，稳定性较好，但是其正向导通压降较大，反向恢复时间较长。肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的，通态压降较低。由于是单极载流子导电，肖特基二极管在正向导通时没有过剩的少数载流子积累，反向恢复较快。但是肖特基二极管的反向击穿电压较低，反向漏电流较大，温度特性较差。

通态压降和反向恢复时间是影响功率二极管性能的两个重要参数。通态压降主要影响了二极管的正向导通损耗，反向恢复时间则决定了二极管开关损耗，并影响了电路工作频率。为了提高二极管的性能，国内外提出了PiN二极管、结势垒控制整流器JBS(JBS：Junction Barrier Schottky Rectifier)、MOS控制二极管MCD(MCD：MOS ControlledDiode)、槽栅MOS势垒肖特基二极管TMBS(TMBS：Trench MOS Barrier Shcotty Diode)等器件。专利“一种积累型槽栅二极管，申请号：201210049361.6”在TMBS的基础上，提出了一种新型的半导体二极管器件，结合了电子积累层结构，获得了非常低的导通压降，大大提高了击穿电压并且降低了泄漏电流，与现有二极管技术相比，具有更好的正向导通压降和反向击穿电压之间的折衷。但是现有二极管一旦制备完成，其正向导通电压即固定不变，这在一定程度上限制了器件的应用场合。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种开启电压可调的槽栅型金属氧化物半导体二极管。

本发明的技术方案：一种开启电压可调的平面型金属氧化物半导体二极管，包括N型重掺杂单晶硅衬底2、位于N型重掺杂单晶硅衬底2上表面的N-外延层3和位于N型重掺杂单晶硅衬底2下表面的阴极电极1；所述N-外延层3上层两侧具有N型重掺杂区7，所述N型重掺杂区7下表面连接有P型埋层5，所述P型埋层5上有P型重掺杂区4，所述N型重掺杂区7和P型重掺杂区4上为金属6；所述N-外延层3上表面中部具有平面栅结构，所述平面栅结构包括二氧化硅栅氧化层10、氮化物介质层9和多晶硅栅电极8；所述二氧化硅栅氧化层10的下表面两侧与N型重掺杂区7的上表面接触；所述氮化物介质层9位于二氧化硅栅氧化层10上表面；所述多晶栅电极8位于氮化物介质层9上表面；所述N-外延层3上表面具有阳极电极11；所述阳极电极11与平面栅结构之间具有绝缘介质层12；所述阳极电极11通过金属区6连接P型重掺杂区4与P型埋层5形成欧姆接触。

进一步的，所述P型埋层5的掺杂浓度大于N-外延层3的掺杂浓度两个数量级。

进一步的，所述二氧化硅栅氧化层10是薄栅氧化层，其厚度为5nm-100nm。

本发明的有益效果为，具有较大的正向电流、较小的导通压降以及较小的反向漏电流；器件在不影响反向击穿电压和反向漏电的情况下的开启电压可调。

附图说明

图1是本发明所提供的开启电压可调的平面型金属氧化物半导体二极管剖面结构示意图；