抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构制造技术

本发明专利技术涉及功率半导体领域，尤其涉及一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构，包括源极金属、漏极金属、衬底、缓冲层、N柱、P柱、连接区组、栅极组、隔离氧化层及栅氧化层，所述衬底一端与漏极金属接触，另一端与缓冲层接触，所述P柱设置有两个，所述N柱设置在两P柱之间并分别与两P柱接触，两所述P柱与N柱的一端分别与缓冲层接触，所述连接区组设置有两个且对称设置，其中一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及一P柱的另一端接触，另一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及另一P柱的另一端接触，所述N柱的另一端分别与两连接区组及隔离氧化层接触，所述栅极组及栅氧化层设置在源极金属及隔离氧化层之间。及隔离氧化层之间。及隔离氧化层之间。

【技术实现步骤摘要】
抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构


[0001]本专利技术涉及功率半导体领域，尤其涉及一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构。

技术介绍

[0002]功率MOSFET是一种用于能量处理的单极性半导体器件。它具有输入阻抗高、损耗低、开关速度快、频率特性好等优点。它广泛应用于航天器、空间站、卫星导航等航天电源系统的电源管理。作为一种电子开关器件，在电力系统中有着广阔的应用前景。功率器件通常要求较高的击穿电压和较低的导电电阻，但功率MOSFET存在Ron,sp
∝
VB2.5的“硅极限”问题。因此随着器件的击穿电压增大，导电损耗相应增大。超结结构的出现打破了传统的“硅极限”，限制了功率MOSFET在高压大功率领域的应用。也就是说，随着击穿电压的增加，导电电阻大大降低，大大降低了器件的功率损耗。超结MOS具有优良的电特性，是大功率系统中理想的功率开关器件。
[0003]近年来，由于多种重离子和射线的存在，空间辐射环境复杂，器件寿命受到严重影响。功率器件在空间军事领域得到了广泛的应用，这对于功率器件在特殊环境下的可靠性提出了更高的要求.在空间辐照环境下，多种多样的重粒子和宇宙射线对器件的工作寿命造成严重影响。单粒子效应(SEE)是空间辐照环境下 MOS器件的永久失效机制之一，而单粒子烧毁(SEB)是单粒子效应中导致器件永久损坏的主要类型之一，它是由重离子撞击处于阻断状态的器件而引发的。电子
‑
空穴对沿着重离子的入射路径产生。该寄生双极晶体管由VDMOS功率晶体管固有的n源极、p体区和n漂移区形成。如果产生的载流子电流导致电压下降并导通寄生双极结型晶体管(BJT)，这是场效应晶体管结构固有的，就会发生载流子倍增，导致过大的电流，从而导致热破坏。
[0004]因此，现有技术存在不足，需要改进。

技术实现思路

[0005]为克服上述的技术问题，本专利技术提供了一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构。
[0006]本专利技术解决技术问题的方案是提供一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构，包括源极金属、漏极金属、衬底、缓冲层、N 柱、P柱、连接区组、栅极组、隔离氧化层及栅氧化层，所述衬底一端与漏极金属接触，另一端与缓冲层接触，所述P柱设置有两个，所述N柱设置在两P柱之间并分别与两P柱接触，两所述 P柱与N柱的一端分别与缓冲层接触，所述连接区组设置有两个且对称设置，其中一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及一P柱的另一端接触，另一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及另一P柱的另一端接触，所述N柱的另一端分别与两连接区组及隔离氧化层接触，所述栅极组及栅氧化层设置在源极金属及隔离氧化层之间，所述栅极组分别与栅氧化层及隔离氧化层接触，所述栅氧化层还分别与隔离氧化层及源极金属接触，所述隔离氧化层与源极金属接触。
[0007]优选地，所述栅极组包括第一栅极与第二栅极，所述第一栅极与第二栅极间隔设置，所述第一栅极分别与栅氧化层及隔离氧化层接触，所述第二栅极分别与栅氧化层及隔
离氧化层接触。
[0008]优选地，所述连接区组包括P阱区、P+阱区及N+有源区，所述P阱区分别与P+阱区、N+有源区、P柱、N柱及隔离氧化层接触，所述P+阱区分别与源极金属及N+有源区接触，所述N+有源区分别与源极金属及隔离氧化层接触。
[0009]优选地，所述源极金属包括连接部及两个凸起部，两个所述凸起部分别连接在连接部的两端且凸起方向朝向漏极金属，所述凸起部靠近漏极金属的一侧与连接区组接触，所述凸起部内侧分别与栅氧化层及隔离氧化层接触。
[0010]优选地，所述缓冲层为N型掺杂，掺杂元素为P元素，掺杂浓度为1
×
10
16
～5
×
10
16
/cm
‑3，厚度为5
‑
50μm。
[0011]优选地，所述第一栅极与第二栅极之间的间距为0.5
‑
2μm。
[0012]优选地，所述源极金属与漏极金属的材料均为铝。
[0013]优选地，所述栅氧化层与隔离氧化层的材质均为二氧化硅。
[0014]优选地，所述栅氧化层的厚度为50
‑
150nm，所述隔离氧化层的厚度为50
‑
150nm。
[0015]相对于现有技术，本专利技术的抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构具有如下优点：
[0016]通过增设缓冲层，有效地抑制了背面高低结雪崩，提高了抗单粒子烧毁的能力，有利于降低抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构因出现单粒子烧毁效应而导致永久失效的概率，有利于提升器件的使用寿命，有利于节省企业成本支出，进而有利于扩大企业的生产效益。
[0017]通过采用栅极组，其中栅极组为间隔设置的第一栅极与第二栅极，增厚了第一栅极与第二栅极之间栅氧化层的厚度，有效降低因重粒子入射而导致空穴大量堆积在栅极氧化层下表而使栅氧化层被轻易击穿的可能性，提高了抗单粒子烧毁的超结MOS 器件结构抗单粒子栅穿效应的能力，进一步提高了器件的使用寿命；同时由于采用间隔设置的第一栅极与第二栅极的结构，减少了栅极与漏极的耦合作用，使得密勒电容Cgd大幅度减小，有效地降低了器件的开关，提升了器件的开关速度。
【附图说明】
[0018]图1是本专利技术抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构的具体结构简图。
[0019]附图标记说明：
[0020]10、抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构；11、源极金属；12、漏极金属；13、衬底；14、缓冲层；15、N柱；16、P柱；17、连接区组；18、栅极组；19、隔离氧化层；20、栅氧化层；181、第一栅极；182、第二栅极；111、连接部；112、凸起部；171、 P阱区；172、P+阱区；173、N+有源区。
【具体实施方式】
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]请参阅图1，本专利技术提供一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构10，包括源极金属11、漏极金属12、衬底13、缓冲层14、 N柱15、P柱16、连接区组17、栅极组18、隔离氧化层19及栅氧化层20，衬底13一端与漏极金属12接触，另一端与缓冲层 14接触，P柱16设置有两个，N
柱15设置在两P柱16之间并分别与两P柱16接触，两P柱16与N柱15的一端分别与缓冲层14接触，连接区组17设置有两个且对称设置，其中一连接区分别与源极金属11、隔离氧化层19及一P柱16的另一端接触，另一连接区分别与源极金属11、隔离氧化层19及另一P柱16 的另一端接触，N柱15的另一端分别与两连接区组17及隔离氧化层19接触，所述栅极组18及栅氧化层20设置在源极金属11 及隔离氧化层19之间，栅极组18分别与栅氧化层20及隔离氧化层19接触，栅氧化层20还分别与隔离氧化层19本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构，其特征在于：所述抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构包括源极金属、漏极金属、衬底、缓冲层、N柱、P柱、连接区组、栅极组、隔离氧化层及栅氧化层，所述衬底一端与漏极金属接触，另一端与缓冲层接触，所述P柱设置有两个，所述N柱设置在两P柱之间并分别与两P柱接触，两所述P柱与N柱的一端分别与缓冲层接触，所述连接区组设置有两个且对称设置，其中一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及一P柱的另一端接触，另一所述连接区分别与源极金属、隔离氧化层及另一P柱的另一端接触，所述N柱的另一端分别与两连接区组及隔离氧化层接触，所述栅极组及栅氧化层设置在源极金属及隔离氧化层之间，所述栅极组分别与栅氧化层及隔离氧化层接触，所述栅氧化层还分别与隔离氧化层及源极金属接触，所述隔离氧化层与源极金属接触。2.如权利要求1所述的抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构，其特征在于：所述栅极组包括第一栅极与第二栅极，所述第一栅极与第二栅极间隔设置，所述第一栅极分别与栅氧化层及隔离氧化层接触，所述第二栅极分别与栅氧化层及隔离氧化层接触。3.如权利要求1所述的抗单粒子烧毁的超结MOS器件结构，其特征在于：所述连接区组包括P阱区、P+阱区及N+有源区，所述P阱区分别与P+阱区、N+有源区、P柱、N柱及隔离氧化层接触，所述P+阱区分别与源极金属及N+有源区接触，所述N+有源区分别与源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾云鹏，周新田，贾国，胡东青，吴郁，苏晓山，
申请(专利权)人：深圳吉华微特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：