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CN107516680A - 一种分裂栅功率mos器件 - Google Patents

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CN107516680A
CN107516680A CN201710694501.8A CN201710694501A CN107516680A CN 107516680 A CN107516680 A CN 107516680A CN 201710694501 A CN201710694501 A CN 201710694501A CN 107516680 A CN107516680 A CN 107516680A
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CN
China
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gate
dielectric
type
heavily doped
region
Prior art date
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Pending
Application number
CN201710694501.8A
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English (en)
Inventor
罗小蓉
赵哲言
邓高强
张凯
孙涛
杨洋
张波
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University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
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Publication date
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    • H10D64/512—Disposition of the gate electrodes, e.g. buried gates

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Abstract

本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种分裂栅功率MOS器件。本发明与传统的分裂栅功率MOS相比，引入高K介质作为屏蔽栅的栅介质层，且将屏蔽栅上方的控制栅一分为二。器件在正向阻断时，高K介质增强辅助耗尽漂移区，提高了漂移区浓度，有利于降低比导通电阻；正向导通时，靠近高K介质的漂移区产生电子积累层，高K介质增强了积累效应，进一步降低了比导通电阻。器件在开关过程中，控制栅与屏蔽栅通过高K介质进行强耦合，极大地降低了栅漏电容；同时分立的控制栅减小了交叠面积，进一步降低了栅源电容和总栅电荷。本发明相比于传统分裂栅功率MOS，具有更低的比导通电阻和栅漏电荷，显著改善了QGD×RDS(on)优值，降低了驱动损耗和开关损耗。

Description

一种分裂栅功率MOS器件
技术领域
本发明属于功率半导体技术领域，涉及一种分裂栅功率MOS器件。
背景技术
功率MOSFET是电压控制器件，驱动电路简单，且驱动功耗较低，工作频率高，在中低压及高频电力电子领域应用广泛。
槽栅VDMOS消除了传统平面栅型VDMOS中存在的JFET区域、增大了器件的沟道密度，降低了器件的比导通电阻，使其广泛应用在开关电源和DC-DC转换器等电力电子领域。然而传统槽栅VDMOS具有很大的栅漏交叠电容，影响了器件的性能，限制了器件在高频条件下的应用。为了降低栅漏电容、改善槽栅VDMOS的性能，分裂栅结构(Split gate)被提出。传统分裂栅结构的控制栅和屏蔽栅栅介质均为二氧化硅材料，且控制栅和屏蔽栅交叠面积大，栅漏电容和总栅电荷还有很大的改善空间。
发明内容
相较于传统的分裂栅结构，本发明提出一种新型分裂栅功率MOS器件，利用变K栅介质(K为相对介电常数)及三分裂栅技术显著降低栅漏电容，极大改善槽栅VDMOS器件性能。
本发明的技术方案为，一种分裂栅功率MOS器件，包括N型重掺杂半导体衬底1和位于N型重掺杂半导体衬底1上表面的N型半导体漂移区2；所述N型半导体漂移区2上表面具有P型区3；所述P型区3表面具有N型重掺杂半导体源区4和P型重掺杂半导体体接触区5，所述N型重掺杂半导体源区4和P型重掺杂半导体体接触区5相互独立；在N型重掺杂半导体源区4中部具有贯穿P型区3并延伸至N型半导体漂移区2中的栅结构，栅结构下半部分为屏蔽栅6，所述屏蔽栅6位于N型半导体漂移区2中，具有高K栅介质61和由高K栅介质61包围的屏蔽栅导电材料62，所述高K栅介质61是相对介电常数K大于3.9的绝缘材料；所述屏蔽栅6上方为控制栅7，所述控制栅7具有与N型半导体漂移区2、P型区3及N型重掺杂半导体源区4相接触的绝缘介质71和由绝缘介质71包围的且分为左右两部分的控制栅导电材料72，所述控制栅导电材料72之间为绝缘介质71；所述控制栅7与屏蔽栅6之间为绝缘介质71；所述控制栅7与屏蔽栅6构成栅结构；所述N型重掺杂半导体源区4和P型重掺杂半导体体接触区5上表面引出源电极，所述N型重掺杂半导体衬底1下表面引出漏电极，所述控制栅导电材料72上表面引出栅电极。
进一步的，所述高K栅介质61下表面与N型重掺杂半导体衬底1接触。
本发明的有益效果为，具有更低的比导通电阻和栅漏电荷，显著改善了QGD×RDS(on)优值，降低了驱动损耗和开关损耗。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2位实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步详细描述本法发明的工作原理。
实施例1
如图1所示，为本例的结构示意图，相对于传统的分裂栅结构，本发明引入高K介质作为屏蔽栅的栅介质层，且将屏蔽栅上方的控制栅一分为二，器件在正向阻断时，高K介质增强辅助耗尽漂移区，提高了漂移区浓度，有利于降低比导通电阻；正向导通时，靠近高K介质的漂移区产生电子积累层，高K介质增强了积累效应，进一步降低了比导通电阻。器件在开关过程中，控制栅与屏蔽栅通过高K介质进行强耦合，极大地降低了栅漏电容；同时分立的控制栅减小了交叠面积，进一步降低了栅源电容和总栅电荷。
实施例2
如图2所示，本例与实施例1的区别在于，本例中高K栅介质61下表面与N型重掺杂半导体衬底1接触；相对于实施例1，本例可以实现更高的漂移区摻杂浓度，进一步降低比导通电阻。

Claims (2)

1.一种分裂栅功率MOS器件，包括N型重掺杂半导体衬底(1)和位于N型重掺杂半导体衬底(1)上表面的N型半导体漂移区(2)；所述N型半导体漂移区(2)上表面具有P型区(3)；所述P型区(3)表面具有N型重掺杂半导体源区(4)和P型重掺杂半导体体接触区(5)，所述N型重掺杂半导体源区(4)和P型重掺杂半导体体接触区(5)相互独立；在N型重掺杂半导体源区(4)中部具有贯穿P型区(3)并延伸至N型半导体漂移区(2)中的栅结构，栅结构下半部分为屏蔽栅(6)，所述屏蔽栅(6)位于N型半导体漂移区(2)中，具有高K栅介质(61)和由高K栅介质(61)包围的屏蔽栅导电材料(62)，所述高K栅介质(61)是相对介电常数K大于3.9的绝缘材料；所述屏蔽栅(6)上方为控制栅(7)，所述控制栅(7)具有与N型半导体漂移区(2)、P型区(3)及N型重掺杂半导体源区(4)相接触的绝缘介质(71)和由绝缘介质(71)包围的且分为左右两部分的控制栅导电材料(72)，所述控制栅导电材料(72)之间为绝缘介质(71)；所述控制栅(7)与屏蔽栅(6)之间为绝缘介质(71)；所述控制栅(7)与屏蔽栅(6)构成栅结构；所述N型重掺杂半导体源区(4)和P型重掺杂半导体体接触区(5)上表面引出源电极，所述N型重掺杂半导体衬底(1)下表面引出漏电极，所述控制栅导电材料(72)上表面引出栅电极。
2.根据权利要求1所述的一种分裂栅功率MOS器件，其特征在于，所述高K栅介质(61)下表面与N型重掺杂半导体衬底(1)接触。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111009581A (zh) * 2020-01-10 2020-04-14 济南安海半导体有限公司 一种新型sgt-mosfet器件栅结构
CN111415867A (zh) * 2020-02-18 2020-07-14 捷捷微电(上海)科技有限公司 一种半导体功率器件结构及其制造方法
CN112687735A (zh) * 2019-10-14 2021-04-20 无锡先瞳半导体科技有限公司 一种屏蔽栅功率器件及其制备方法
WO2021088156A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 株洲中车时代电气股份有限公司 一种功率半导体器件
CN113838924A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 电子科技大学 具有栅间介质区的分离栅mos器件及制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120228695A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Ldmos with improved breakdown voltage
US20160343849A1 (en) * 2010-01-12 2016-11-24 Maxpower Semiconductor Inc. Devices, Components and Methods Combining Trench Field Plates with Immobile Electrostatic Charge
CN106298939A (zh) * 2016-08-22 2017-01-04 电子科技大学 一种具有复合介质层结构的积累型dmos
CN106876279A (zh) * 2017-03-31 2017-06-20 上海华虹宏力半导体制造有限公司 屏蔽栅沟槽功率器件及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160343849A1 (en) * 2010-01-12 2016-11-24 Maxpower Semiconductor Inc. Devices, Components and Methods Combining Trench Field Plates with Immobile Electrostatic Charge
US20120228695A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Ldmos with improved breakdown voltage
CN106298939A (zh) * 2016-08-22 2017-01-04 电子科技大学 一种具有复合介质层结构的积累型dmos
CN106876279A (zh) * 2017-03-31 2017-06-20 上海华虹宏力半导体制造有限公司 屏蔽栅沟槽功率器件及其制造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112687735A (zh) * 2019-10-14 2021-04-20 无锡先瞳半导体科技有限公司 一种屏蔽栅功率器件及其制备方法
WO2021088156A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 株洲中车时代电气股份有限公司 一种功率半导体器件
CN111009581A (zh) * 2020-01-10 2020-04-14 济南安海半导体有限公司 一种新型sgt-mosfet器件栅结构
CN111415867A (zh) * 2020-02-18 2020-07-14 捷捷微电(上海)科技有限公司 一种半导体功率器件结构及其制造方法
CN113838924A (zh) * 2021-09-23 2021-12-24 电子科技大学 具有栅间介质区的分离栅mos器件及制造方法
CN113838924B (zh) * 2021-09-23 2024-02-23 电子科技大学 具有栅间介质区的分离栅mos器件及制造方法

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