[发明专利]一种超结MOSFET

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种超结MOSFET。本发明提供的一种超结MOSFET器件，在漂移区引入长度渐变，浓度渐变的第二导电类型半导体柱，通过减小靠近JFET区耐压柱的长度来避免相邻耐压柱横向耗尽，纵向扩展造成的Cgd电容迅速下降，使Cgd～Vds曲线上的最小值点向Vds更大的方向移动，在Vds较小时抬高Cgd电容值，并使Cgd～Vds曲线更平坦。从而既能加快开关时间，减小开关功耗，又能减小开关振荡，缓解EMI，从而改善超结器件的动态特性。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种超结MOSFET。

背景技术

功率超结MOSFET结构利用相互交替的P柱与N柱代替传统的功率器件的N漂移区，从而有效降低了导通电阻，得到较低的导通功耗。由于其独特的高输入阻抗、低驱动功率、高开关速度、优越的频率特性、以及很好的热稳定性等特点，广泛地应用于开关电源、汽车电子、马达驱动等各种领域。传统的超结MOSFET结构如图1所示。

电容特性对于功率超结器件的开启和关断过程至关重要。其中，栅漏电容Cgd和Vds的曲线会影响到器件的开关速度以及EMI(Electromagnetic Interference)特性。若Cgd曲线出现较大程度的陡降，则超结器件在开关过程中越容易出现电压震荡和电流震荡，造成了EMI噪声损害周围的设备。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种改善动态特性的超结MOSFET器件，在不影响器件耐压的前提下，使Cgd～Vds曲线上的最小值点向Vds更大的方向移动，因而Cgd在低漏压下增大，且Cgd～Vds曲线更平坦，达到既能加快开关速度，减小开关功耗，又能减小开关振荡，缓解EMI的目的，从而改善超结器件的动态特性。

本发明的技术方案是：一种超结MOSFET，如图2所示，包括金属化漏极1、位于金属化漏极1之上的重掺杂第一导电类型半导体衬底2、位于第一导电类型半导体衬底2之上的轻掺杂第一导电类型半导体区3；所述轻掺杂第一导电类型半导体区3顶部两侧具有第二导电类型半导体体区5；所述第二导电类型半导体体区5之间为第一导电类型轻掺杂JFET区8；所述第二导电类型半导体体区5中具有第二导电类型半导体重掺杂接触区6和第一导电类型半导体源区7，所述第一导电类型半导体源区7与第一导电类型轻掺杂JFET区8之间的第二导电类型半导体体区5为沟道区；重掺杂多晶硅电极10覆盖在所述沟道区和第一导电类型JFET区8；重掺杂多晶硅电极10与沟道区和JFET区8之间由栅氧层9相间隔；所述第二导电类型半导体重掺杂接触区6的上表面和第一导电类型半导体源区7的部分上表面与金属化源极11直接接触；金属化源极11与多晶硅电极10之间由绝缘介质层实现电气隔离。第二导电类型半导体体区5的底部还具有2个或2个以上的第二导电类型半导体柱41、42......4n(n大于等于2)，所述第二导电类型半导体柱41、42......4n的顶部与第二导电类型半导体体区5之间接触，相邻第二导电类型半导体柱41、42......4n的侧面互相接触。从远离JFET区8到靠近JFET区8的方向上，第二导电类型半导体柱41、42......4n的长度和掺杂浓度依次递减。

进一步的，所述第二导电类型半导体柱41、42......4n的杂质总量和轻掺杂第一导电类型半导体区3的杂质总量满足电荷平衡。

进一步的，所述栅氧层9的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铅中的一种。

本发明的有益效果为：在漂移区引入长度渐变，浓度渐变的第二导电类型半导体柱，通过减小靠近JFET区耐压柱的长度来避免相邻耐压柱横向耗尽，纵向扩展造成的Cgd电容迅速下降，使Cgd～Vds曲线上的最小值点向Vds更大的方向移动，在Vds较小时抬高Cgd电容值，并使Cgd～Vds曲线更平坦。从而既能加快开关时间，减小开关功耗，又能减小开关振荡，缓解EMI，从而改善超结器件的动态特性。

附图说明

图1为传统超结MOSFET的结构的主视图；

图2为本发明的超结MOSFET结构的主视图；