一种分栅结构的功率晶体管制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种分栅结构的功率晶体管，包括源极、漏极、第一栅极、第二栅极、第三栅极、体二极管和体区接触二极管，所述体二极管的阴极与所述漏极连接，所述体区接触二极管的阳极与所述体二极管的阳极连接，所述体区接触二极管的阴极与所述源极连接，所述第一栅极通过栅极电压来控制所述源极和所述漏极之间的第一电流沟道的开启和关断，所述第二栅极、第三栅极与所述源极连接，所述第二栅极通过源极电压来控制所述源极和所述漏极之间的第二电流沟道的开启和关断，所述第三栅极为屏蔽栅极并通过源极电压来提高该分栅结构的功率晶体管的耐压。

【技术实现步骤摘要】
一种分栅结构的功率晶体管
本专利技术属于半导体功率器件
，特别是涉及一种具有快速反向恢复功能的分栅结构的功率晶体管。
技术介绍
现有技术的一种分栅结构的功率晶体管的剖面结构如图1所示，包括漏区21以及位于漏区21之上的n型漂移区20。n型漂移区20内设有若干个沟槽，该沟槽包括上部沟槽和下部沟槽两部分，其中下部沟槽的开口位于上部沟槽的底部。上部沟槽的侧壁表面设有栅介质层23和栅极24，下部沟槽的表面覆盖有场氧化层25，第二n型漂移区20内的沟槽内还形成有场氧化层25的分栅栅极26，分栅栅极26通过场氧化层25与栅极24隔离。介于相邻的上部沟槽之间且凹陷在n型漂移区20内的p型体区27，p型体区27内设有p型体区接触区29和n型源区98，p型体区接触区29的掺杂浓度通常大于p型体区27的掺杂浓度的最大峰值，从而p型体区接触区29与源极金属接触层(图1中未示出)形成欧姆接触结构。分栅栅极26通常外接源极电压，从而在n型漂移区20内形成横向电场，起到降低导通电阻和提高耐压的作用。图1所示的一种分栅结构的功率晶体管的等效电路示意图如图2所示，包括漏极101、源极102、栅极103、和体二极管104，其中，体二极管104是功率晶体管中的本征寄生结构。现有技术的分栅结构的功率晶体管的工作机理是：1)当栅源电压Vgs小于功率晶体管的阈值电压Vth，漏源电压Vds大于0V时，功率晶体管处于关断状态；2)当栅源电压Vgs大于阈值电压Vth，漏源电压Vds大于0V时，功率晶体管正向开启，此时电流从漏极经栅极处的电流沟道流到源极。现有技术的分栅结构的功率晶体管在关断时，当漏源电压Vds小于0V时，功率晶体管中寄生的体二极管处于正偏压状态，反向电流从源极经体二极管流至漏极，此时体二极管的电流存在注入少子载流子现象，而这些少子载流子在功率晶体管再一次开启时进行反向恢复，导致较大的反向恢复电流，反向恢复时间长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种具有快速反向恢复功能的分栅结构的功率晶体管，以解决现有技术中的分栅结构的功率晶体管因少子载流子注入问题造成的反向恢复时间较长的技术问题。本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管，包括：n型漏区以及位于所述n型漏区之上的n型漂移区；凹陷在所述n型漂移区内的至少两个沟槽，所述沟槽包括上部沟槽和下部沟槽，所述下部沟槽的开口位于所述上部沟槽的底部；位于所述n型漂移区内且介于相邻的所述上部沟槽之间的p型体区，所述p型体区内设有p型体区接触区、第一n型源区和第二n型源区；位于所述p型体区接触区之上的导电层，所述导电层与所述p型体区接触区形成体区接触二极管结构，其中所述导电层为所述体区接触二极管结构的阴极，所述p型体区接触区为所述体区接触二极管结构的阳极；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第一n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第一栅极，所述第一栅极通过栅极电压来控制所述第一n型源区和所述n型漂移区之间的第一电流沟道的开启和关断；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第二n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第二栅极；位于所述下部沟槽内的场氧化层和第三栅极，所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极、导电层之间电性连接并均接源极电压，所述第二栅极通过源极电压来控制所述第二n型源区和所述n型漂移区之间的第二电流沟道的开启和关断。可选的，所述第一电流沟道的开启电压大于所述第二电流沟道的开启电压。可选的，所述导电层为位于所述p型体区之上的源极金属接触层，所述p型体区接触区的掺杂浓度低于所述p型体区的掺杂浓度的最大峰值，所述p型体区接触区与所述源极金属接触层形成肖特基势垒二极管结构，其中，所述源极金属接触层为该肖特基势垒二极管的阴极，所述p型体区接触区为该肖特基势垒二极管的阳极。可选的，所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极均通过所述源极金属接触层外接源极电压。可选的，所述导电层为位于所述p型体区之上的n型多晶硅层，所述n型多晶硅层与所述p型体区接触区形成硅基的体区接触二极管结构，其中，所述n型多晶硅层为该体区接触二极管的阴极，所述p型体区接触区为该体区接触二极管的阳极。可选的，所述n型多晶硅层与所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极直接接触连接，所述n型多晶硅层通过源极金属接触层外接源极电压。可选的，所述n型多晶硅层与所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极均通过源极金属接触层外接源极电压。可选的，所述导电层为位于所述p型体区内的n型掺杂区，所述n型掺杂区设于所述第一n型源区和第二n型源区之间，所述n型掺杂区与所述p型体区接触区形成硅基的体区接触二极管结构，其中，所述n型掺杂区为该体区接触二极管的阴极，所述p型体区接触区为该体区接触二极管的阳极。可选的，所述第二栅极、第三栅极、n型掺杂区、第一n型源区、第二n型源区均通过源极金属接触层外接源极电压。可选的，所述下部沟槽的开口宽度小于所述上部沟槽的开口宽度。可选的，所述下部沟槽内的第三栅极向上延伸至所述上部沟槽内，所述第三栅极在所述上部沟槽区域内通过绝缘介质层与所述第一栅极、第二栅极隔离。本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管在关断时，当源极电压大于漏极电压时，体区接触二极管处于负偏压状态，这能够大幅降低流经体二极管的反向电流，从而能够大幅减少体二极管内的少子载流子，进而能够减少分栅结构的功率晶体管的反向恢复电荷和反向恢复时间，使得分栅结构的功率晶体管能够实现快速的反向恢复功能；同时，当源漏电压达到第二电流沟道的开启电压时，第二栅极所控制的第二电流沟道开启，此时反向电流会由源极经第二栅极所控制的第二电流沟道流至漏极。附图说明为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1是现有技术的一种分栅结构的功率晶体管的剖面结构示意图；图2是图1所示的一种分栅结构的功率晶体管的等效电路示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管的第一个实施例的剖面结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管的第二个实施例的剖面结构示意图。图5是本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管的第三个实施例的剖面结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管的第四个实施例的剖面结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种分栅结构的功率晶体管的一个实施例的等效电路示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，本专利技术所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”等术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。同时，为清楚地说明本专利技术的具体实施方式，说明书附图中所列示意图，放大了本专利技术所述的层和区域的厚度，且所列图形大小并不代表实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分栅结构的功率晶体管，其特征在于，包括：n型漏区以及位于所述n型漏区之上的n型漂移区；凹陷在所述n型漂移区内的至少两个沟槽，所述沟槽包括上部沟槽和下部沟槽，所述下部沟槽的开口位于所述上部沟槽的底部；位于所述n型漂移区内且介于相邻的所述上部沟槽之间的p型体区，所述p型体区内设有p型体区接触区、第一n型源区和第二n型源区；位于所述p型体区接触区之上的导电层，所述导电层与所述p型体区接触区形成体区接触二极管结构，其中所述导电层为所述体区接触二极管结构的阴极，所述p型体区接触区为所述体区接触二极管结构的阳极；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第一n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第一栅极，所述第一栅极通过栅极电压来控制所述第一n型源区和所述n型漂移区之间的第一电流沟道的开启和关断；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第二n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第二栅极；位于所述下部沟槽内的场氧化层和第三栅极，所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极、导电层之间电性连接并均接源极电压，所述第二栅极通过源极电压来控制所述第二n型源区和所述n型漂移区之间的第二电流沟道的开启和关断。

【技术特征摘要】
1.一种分栅结构的功率晶体管，其特征在于，包括：n型漏区以及位于所述n型漏区之上的n型漂移区；凹陷在所述n型漂移区内的至少两个沟槽，所述沟槽包括上部沟槽和下部沟槽，所述下部沟槽的开口位于所述上部沟槽的底部；位于所述n型漂移区内且介于相邻的所述上部沟槽之间的p型体区，所述p型体区内设有p型体区接触区、第一n型源区和第二n型源区；位于所述p型体区接触区之上的导电层，所述导电层与所述p型体区接触区形成体区接触二极管结构，其中所述导电层为所述体区接触二极管结构的阴极，所述p型体区接触区为所述体区接触二极管结构的阳极；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第一n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第一栅极，所述第一栅极通过栅极电压来控制所述第一n型源区和所述n型漂移区之间的第一电流沟道的开启和关断；覆盖所述上部沟槽的靠近所述第二n型源区一侧的侧壁表面的栅介质层和第二栅极；位于所述下部沟槽内的场氧化层和第三栅极，所述第一n型源区、第二n型源区、第二栅极、第三栅极、导电层之间电性连接并均接源极电压，所述第二栅极通过源极电压来控制所述第二n型源区和所述n型漂移区之间的第二电流沟道的开启和关断。2.如权利要求1所述的一种分栅结构的功率晶体管，其特征在于，所述第一电流沟道的开启电压大于所述第二电流沟道的开启电压。3.如权利要求1所述的一种分栅结构的功率晶体管，其特征在于，所述导电层为位于所述p型体区之上的源极金属接触层，所述p型体区接触区的掺杂浓度低...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛振东，刘磊，袁愿林，刘伟，王睿，
申请(专利权)人：苏州东微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32