[发明专利]一种极低反向恢复电荷超结功率VDMOS

说明书

本发明涉及一种极低反向恢复电荷超结功率VDMOS，包括兼做漏极的N型衬底及N型漂移区，N型漂移区内设有第一P柱，第一P柱的顶部设有第一P型体区，在第一P型体区上设有NMOS管，所述NMOS管与所述第一P型体区之间设有SiO2隔离层，所述第一P型体区上设有第一P型重掺杂区，所述超结VDMOS的源极金属、NMOS管的源极金属及第一P型重掺杂区相连接；所述超结VDMOS的漏极作为所述超结功率VDMOS的漏极，所述超结VDMOS的栅极与所述NMOS管的栅极连接并作为所述超结功率VDMOS的栅极，所述NMOS管的漏极作为所述超结功率VDMOS的源极；在超结VDMOS的N型漂移区上设有肖特基接触且肖特基接触与所述NMOS管的漏极连接，以形成阴极和阳极分别连接于本发明所提结构漏极与源极的肖特基二极管。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件领域，特别是涉及一种具有极低反向恢复电荷的超结功率VDMOS器件的制备方法

背景技术

超结纵向金属氧化物半导体场效应管(Super Junction Vertical Double-diffusion Metal-oxide-semiconductor简称SJ-VDMOS)因其打破硅极限，在实现极低导通电阻的同时，又维持了器件高的耐压性能，使其在脉冲宽度调制和电机控制电路中具有广泛地应用。

传统SJ-VDMOS引入高掺杂的P柱来和高浓度N型耐压层相互横向耗尽，以降低器件的纵向电场，实现器件高的耐压能力和低的导通电阻。但高掺杂的p柱，大幅地提升了SJ-VDMOS体二极管的阳极发射面积和空穴注入效率，造就了SJ-VDMOS体二极管极其恶劣的反向恢复特性，如过高的反向恢复电流(I_rrm)，过大的反向恢复电荷(Q_rr)和极低的软度因子(S)，进而降低器件工作的可靠性、增加系统的工作损耗和引起严重的电磁干扰(EMI)噪声，严重制约了SJ-VDMOS在硬开关拓扑结构和高频开关运用领域中的应用。为克服传统SJ-VDMOS体二极管反向恢复特性差的问题，人们通常采用两种主要的技术手段：载流子寿命控制技术以及并联肖特基二极管技术。(一)载流子寿命控制技术，例如电子辐照技术和重金属掺杂技术，通过引入深能级复合中心，有效地降低N型耐压层中少数载流子的寿命来降低反向恢复电荷，但会导致器件漏电流的大幅增加，尤其在高温下，且电子辐照技术成本高、重金属掺杂技术工艺复杂。(二)并联肖特基二极管技术，使得续流电流大部分由肖特基二极管来导通，减少流经SJ-VDMOS体二极管的电流，从而显著地其改善反向恢复特性。但该方案不可避免地导致两方面尖锐的问题。一是，SJ-VDMOS的体二极管反向恢复特性改善和泄露电流水平高低，与肖特基二极管的面积大小存在折中关系，如面积越大，反向恢复特性改善效果越明显，但泄露电流也显著增加；二是，肖特基二极管的电流能力不及SJ-VDMOS体二极管，使得在流过高续流电流时，体二极管依然起续流的主导作用，大幅降低该方案对反向恢复特性的改善作用。上述可见，现有的并联肖特基方案无法在维持较低泄露电流水平的基础上，大幅地改善SJ-VDMOS体二极管反向恢复特性，且该技术方案受限于续流电流水平高低，仅在较低的续流电流下，能够起到很好的反向恢复改善。因此，我们提出了一种新型SJ-VDMOS新结构，在实现了良好的反向恢复特性的同时确保器件低的漏电特性，且在高续流电流下，该结构依然能够实现卓越的反向恢复特性。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种极低反向恢复电荷的SJ-VDMOS器件，该结构在保持高耐压、低漏电和低生产成本的同时，显著减小了SJ-VDMOS体二极管反向恢复电荷Qrr，增加了反向恢复的软度因子S，且在大续流电流状况下，依然能够实现卓越的反向恢复特性，从而减小了器件在反向恢复期间的功耗以及电磁干扰噪声，进一步提高了器件的可靠性。

本发明的技术方案如下：