The utility model discloses an ultra-low power semiconductor power device which only needs one step of polycrystalline silicon deposition. The device comprises a semiconductor substrate, a single cell groove on the semiconductor substrate, a first dielectric layer on the lower part of the single cell groove, a gate oxide layer on the upper side wall of the single cell groove, a polycrystalline silicon layer on both sides of the gate oxide layer, and a single cell epitaxial layer of the first conductive type. A second conductive type injection layer and a first conductive type injection layer are arranged on the upper and outer sides of the groove in turn from the bottom to the top; a second dielectric layer is arranged between the two polycrystalline silicon layers in the single cell groove, which is higher than the first main surface; a central ejection hole through the second dielectric layer is arranged in the middle of the single cell groove, and an external ejection hole is arranged on the upper and outer sides of the single cell groove. A source metal layer interconnected with each other is arranged on the surface of the central lead-out hole, the external lead-out hole and the second dielectric layer. The ultra-low power semiconductor power device of the utility model has wide applications.
【技术实现步骤摘要】
一种超低功耗半导体功率器件
本技术涉及到一种半导体功率器件,尤其涉及到一种超低功耗半导体功率器件。
技术介绍
沟槽功率器件具有高集成度、导通电阻低、开关速度快、开关损耗小,广泛应用于各类电源管理及开关转换。随着国家对节能减排越来越重视,对功率器件的损耗及转换效率要求越来越高,导通损耗主要受导通电阻大小的影响;其中,特征导通电阻越小,导通损耗越小;开关损耗主要受栅极电荷影响,栅极电荷越小,开关损耗也越小。因此,降低导通电阻和栅极电荷是降低功率器件功耗的两个有效途径,从而能更高效地使用能源,减少更多被消耗的电能。降低导通电阻通常有两种方法:一是通过提高单胞密度,增加单胞的总有效宽度,从而达到降低特征导通电阻的目的。但单胞密度提高后,相应的栅电荷也会增加,不能既降低导通电阻又同时降低栅电荷;二是通过提高外延片掺杂浓度、减小外延层厚度来实现,但该方法会降低源漏击穿电压,因此单纯依靠降低掺杂浓度/减小外延层厚度,受击穿电压限制。目前的一种既能降低RDSON又能减少栅极电荷的功率器件,沟槽型双层栅功率场效应管(SplitGateMOSFET),如专利号为201110241526.5的中国专利中所记载,主要是通过在沟槽下部集成一个与源极短接的屏蔽栅的场板效应来提高击穿电压。因此,在相同击穿电压的要求下,可以通过增大硅外延层的掺杂浓度来降低功率器件的导通电阻,从而降低工作时的导通功耗。同时该器件结构还能减少栅极电荷,从而降低开关损耗。但是,由于在器件结构中引入了屏蔽栅的场板结构,在实际制备过程中存在如下问题:1、其栅极氧化层直接热氧化生长在多晶硅表面上,而多晶硅因杂质含量 ...
【技术保护点】
1.一种超低功耗半导体功率器件,包括:半导体基板,半导体基板包括有第一导电类型衬底以及设置在第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层,其中,第一导电类型外延层的表面为第一主面,第一导电类型衬底的表面为第二主面;其特征在于:所述的第一主面上开设有单胞沟槽,单胞沟槽的下部设置有第一介质层,单胞沟槽上部的侧壁上设置有栅极氧化层,单胞沟槽内的栅极氧化层的两侧分别设置有多晶硅层,使得在第一介质层与这两个多晶硅层之间形成第二介质填充区,所述的第一导电类型外延层在单胞沟槽的上部外侧由下而上依次设置有第二导电类型注入层和第一导电类型注入层;在单胞沟槽内的第二介质填充区中设置有高出第一主面的第二介质层;第二介质层在正对着多晶硅层开设有贯穿第二介质层的栅极引出孔,在单胞沟槽的中部开设有贯穿第二介质层并深入第一介质层的中心引出孔,第二介质层在单胞沟槽的上部外侧开设有深入第二导电类型注入层的外部引出孔;中心引出孔中、外部引出孔中以及介质层的表面上设置有相互连通的源极金属层,栅极引出孔中设置有栅极金属层,使得栅极金属层与所述单胞沟槽内的多晶硅层电性连接,形成所述超低功耗半导体功率器件的栅极;所述源极金属层形成所述 ...
【技术特征摘要】
1.一种超低功耗半导体功率器件,包括:半导体基板,半导体基板包括有第一导电类型衬底以及设置在第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层,其中,第一导电类型外延层的表面为第一主面,第一导电类型衬底的表面为第二主面;其特征在于:所述的第一主面上开设有单胞沟槽,单胞沟槽的下部设置有第一介质层,单胞沟槽上部的侧壁上设置有栅极氧化层,单胞沟槽内的栅极氧化层的两侧分别设置有多晶硅层,使得在第一介质层与这两个多晶硅层之间形成第二介质填充区,所述的第一导电类型外延层在单胞沟槽的上部外侧由下而上依次设置有第二导电类型注入层和第一导电类型注入层;在单胞沟槽内的第二介质填充区中设置有高出第一主面的第二介质层;第二介质层在正对着多晶硅层开设有贯穿第二介质层的栅极引出孔,在单胞沟槽的中部开设有贯穿第二介质层并深入第一介质层的中心引出孔,第二介质层在单胞沟槽的上部外侧开设有深入第...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁磊,侯宏伟,
申请(专利权)人:张家港凯思半导体有限公司,
类型:新型
国别省市:江苏,32
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