The invention provides a high K charge compensation vertical double diffused metal oxide semiconductor field effect transistor (VDMOS), the structure is mainly formed in the lower layer charge compensation device gate electrode drift region and filled with high dielectric constant in the side wall (High K) medium layer. Turn off when the charge compensation layer and the High K dielectric layer has uniform electric field, the electric field modulation makes the device more uniform electric field distribution in the drift region. At the same time, the charge compensation layer and High K layer common auxiliary depletion drift region, greatly improve the drift region depletion drift region doping concentration increases the ability of the device, the device is reduced on resistance. When the device is opened, most of the carrier accumulation layers are on the side wall of the drift region, which makes the resistance of the device further reduced.
【技术实现步骤摘要】
一种具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管
本专利技术涉及半导体器件领域,特别是涉及一种沟槽(Trench)型的纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。
技术介绍
随着功率MOSFET器件代表新型功率半导体器件迅速发展,功率半导体器件广泛的应用于计算机、照明、消费类电子、汽车电子、工业驱动等领域。20世纪80年代后期,由于刻槽技术在制作DRAM芯片中的电荷存储电容中的应用,使得刻槽技术得以发展,后来功率半导体界采用该工艺开发槽型栅结构。采用U型沟槽结构使得器件的导通沟道由横向变为纵向,有效地消除了JFET的电阻,增加了原胞密度,提高了器件的电流处理能力。为了进一步提高器件内的电流密度,减小器件导通电阻,目前通常考虑的是通过超结结构对器件进改进。
技术实现思路
本专利技术提出了一种具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管(VDMOS),旨在优化元素半导体VDMOS器件击穿电压与比导通电阻的矛盾关系。本专利技术的技术方案如下:该具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管(VDMOS),包括:半导体材料的衬底,兼作漏区;在衬底上外延生长形成漂移区;在漂移区中间刻蚀形成的沟槽;在漂移区上部两边掺杂分别形成的左、右两处基区;在基区上部掺杂形成的源区以及进一步形成的源极;在漏区下表面形成的漏极;其特殊之处在于:所述衬底的材料是元素半导体材料;所述沟槽沿纵向穿过漂移区至漏区;漂移区的长度根据器件的击穿电压要求确定;所述沟槽的侧壁对应于漂移区的纵向范围覆盖HighK介质层,覆盖厚度(宽度)根据器件的击穿电压要求确定;在表面 ...
【技术保护点】
一种具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管(VDMOS),包括:半导体材料的衬底,兼作漏区;在衬底上外延生长形成漂移区;在漂移区中间刻蚀形成的沟槽;在漂移区上部两边掺杂分别形成的左、右两处基区;在基区上部掺杂形成的源区以及进一步形成的源极;在漏区下表面形成的漏极;其特征在于:所述衬底的材料是元素半导体材料;所述沟槽沿纵向穿过漂移区至漏区;漂移区的长度根据器件的击穿电压要求确定;所述沟槽的侧壁对应于漂移区的纵向范围覆盖High K介质层(4),覆盖厚度根据器件的击穿电压要求确定;在表面成为High K介质层的沟槽内自下而上依次填充有电荷补偿薄层(12)、阻断层(10)以及电荷补偿主体层(11),其中电荷补偿主体层(11)占据沟槽纵向范围主体区域;所述电荷补偿主体层(11)与阻断层(10)、阻断层(10)与电荷补偿薄层(12)分别形成PN结,以防止电荷补偿区域内部正向或反向导通;所述电荷补偿主体层(11)和电荷补偿薄层(12)为掺杂类型与漂移区(6)相反的元素半导体材料,所述阻断层(10)为掺杂类型与所述电荷补偿主体层(11)相反的元素半导体材料;所述沟槽的侧壁对应于基 ...
【技术特征摘要】
1.一种具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管(VDMOS),包括:半导体材料的衬底,兼作漏区;在衬底上外延生长形成漂移区;在漂移区中间刻蚀形成的沟槽;在漂移区上部两边掺杂分别形成的左、右两处基区;在基区上部掺杂形成的源区以及进一步形成的源极;在漏区下表面形成的漏极;其特征在于:所述衬底的材料是元素半导体材料;所述沟槽沿纵向穿过漂移区至漏区;漂移区的长度根据器件的击穿电压要求确定;所述沟槽的侧壁对应于漂移区的纵向范围覆盖HighK介质层(4),覆盖厚度根据器件的击穿电压要求确定;在表面成为HighK介质层的沟槽内自下而上依次填充有电荷补偿薄层(12)、阻断层(10)以及电荷补偿主体层(11),其中电荷补偿主体层(11)占据沟槽纵向范围主体区域;所述电荷补偿主体层(11)与阻断层(10)、阻断层(10)与电荷补偿薄层(12)分别形成PN结,以防止电荷补偿区域内部正向或反向导通;所述电荷补偿主体层(11)和电荷补偿薄层(12)为掺杂类型与漂移区(6)相反的元素半导体材料,所述阻断层(10)为掺杂类型与所述电荷补偿主体层(11)相反的元素半导体材料;所述沟槽的侧壁对应于基区和源区的纵向范围覆盖栅绝缘层(2),使HighK介质层的两端分别连接器件的栅绝缘层和漏区;由左、右两处栅绝缘层和电荷补偿主体层围成的凹槽内填充为栅极(3);电荷补偿主体层(11)的上部进行同类型重掺杂以避免栅穿通。2.根据权利要求1所述的具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管,其特征在于:所述HighK介质层(4)的相对介电常数为100~2000,覆盖厚度的典型值为0.1~0.2μm。3.根据权利要求1所述的具有高K电荷补偿纵向双扩散金属氧化物元素半导体场效应晶体管,其特征在于:所述电荷补偿主体层(11)和电荷补偿薄层(12)掺杂浓度的典型值为(1×1014-1×1015)cm-3。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:段宝兴,张琛,袁嵩,曹震,赵逸涵,师通通,杨银堂,
申请(专利权)人:西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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