一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管，包括漏极结构、多次外延结构、栅极结构、源极结构；漏极结构包括漏极金属层及N型衬底；多次外延结构包括设于N型衬底上方的N型外延层、多次外延P型柱，多次外延P型柱具有位于上段的上外延P型柱以及位于下段的下外延P型柱；栅极结构包括栅极氧化层、栅极金属层；源极结构包括横跨设于栅极氧化层上方的源极金属层。本实用新型专利技术的方案能够改变雪崩时的电流路径，电流主要通过P柱流出器件，从而有效地避免了器件内部的寄生BJT的触发，提高器件的Eas耐压，有利于减低器件整体的导通电阻，从而降低器件电路系统的应用中的电路功耗，提高MOS场效应晶体管应用电路的能效。提高MOS场效应晶体管应用电路的能效。提高MOS场效应晶体管应用电路的能效。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管


[0001]本技术涉及MOSFET器件
，尤其涉及一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管。

技术介绍

[0002] 近年来，节能和减排成为电子信息
的重要发展方向，引领了对高能效和高可靠性的MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属
‑
氧化物半导体场效应管）功率器件的大量需求。
[0003] 功率MOS场效应晶体管器件，即MOSFET，其原意是：MOS（Metal Oxide Semiconductor金属氧化物半导体），FET（Field Effect Transistor场效应晶体管），即以金属层（M）的栅极隔着氧化层（O）利用电场的效应来控制半导体（S）的场效应晶体管。
[0004]为了打破传统功率MOS场效应晶体管器件的导通电阻的降低受击穿电压的限制，现有技术中已提出了一种具有超结结构的半导体单元，该超结结构通过连续外延生长的方式来实现减小导通状态电阻并同时保持高击穿电压，专利技术人对传统的超结MOSFET的应用及测试过程中，器件在非嵌位感性负载开关（UIS）测试电流路径，传统的超结MOSFET的电流路径为：n漂移区
→
P型基区
→
n+源极
→
接触区
→
表面电极；专利技术人在实现本技术的过程中发现这样的电流路径容易触发器件内部的寄生BJT（双极结型晶体管），无法有效提高器件的Eas耐压（雪崩击穿能量），同时传统的超结MOSFET的能耗由于其电流路径的限制也不能控制到低能耗。
[0005]有鉴于此，如何解决传统的超结MOSFET存在的容易触发器件内部的寄生BJT、无法有效提高器件的Eas耐压及能耗高等问题，便成为本技术所要研究解决的课题。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是提供一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管，其目的是用于解决传统的超结MOSFET存在的容易触发器件内部的寄生BJT、无法有效提高器件的Eas耐压等问题，该超结MOS场效应晶体管有效地避免了器件内部的寄生BJT的触发，提高器件的Eas耐压。
[0007]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管，所述场效应晶体管包括漏极结构、多次外延结构、栅极结构、源极结构，其创新点在于：
[0008]所述漏极结构包括漏极金属层及N型衬底；
[0009]所述多次外延结构包括设于N型衬底上方的N型外延层，在所述N型外延层内的上部两侧各设有P型基区；两个所述P型基区下方各自设有多次外延P型柱，所述多次外延P型柱具有位于上段的上外延P型柱以及位于下段的下外延P型柱，所述上外延P型柱浮游于所述下外延P型柱的上方，两者间填充N型外延层，所述上外延P型柱向上延伸入所述P型基区中；所述P型基区内设置有N型源区；
[0010]所述栅极结构包括横跨设于两个所述P型基区上方的栅极氧化层和设置在所述栅极氧化层内的栅极金属层，所述栅极金属层通过栅极氧化层与所述P型基区、N型源区隔离；
[0011]所述源极结构包括横跨设于栅极氧化层上方的源极金属层，所述源极金属层与所述N型源区相连。
[0012]本技术的有关内容解释如下：
[0013]1.本技术的上述技术方案的实施，通过对传统的超结MOSFET的应用及测试中器件在非嵌位感性负载开关（UIS）测试的电流路径比较，所发现的传统的超结MOSFET存在的容易触发器件内部的寄生BJT、无法有效提高器件的Eas耐压等问题，提出了一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管，该方案中，所述多次外延结构包括设于N型衬底上方的N型外延层和设置在所述N型外延层内的P型基区；所述P型基区下方设有多次外延P型柱，所述多次外延P型柱具有位于上段的上外延P型柱以及位于下段的下外延P型柱，所述上外延P型柱浮游于所述下外延P型柱的上方，所述上外延P型柱向上延伸入所述P型基区中；所述P型基区内设置有N型源区；所述上外延P型柱与所述下外延P型柱之间填充有N型外延层；本技术中通过将所述上外延P型柱浮游于所述下外延P型柱的上方，来改变雪崩时的电流路径，该新型超结MOS场效应晶体管的最强电场分布在所述上外延P型柱外延的下方，这将有效吸附空穴，进而改变雪崩时的电流路径，电流主要通过P柱流出器件，从而有效地避免了器件内部的寄生BJT的触发，提高器件的Eas耐压。
[0014] 2. 在上述技术方案中，从下到上延伸设置的多次外延P型柱的总层数为n层，所述下外延P型柱的层数为x层，其中第n
‑
x+1层至第n层为所述上外延P型柱。
[0015] 3. 在上述技术方案中，所述多次外延P型柱的总层数为6层（n>6层），所述下外延P型柱的层数为5层（n
‑
1层），所述上外延P型柱位于第6层，以便于生产工艺的实现，提高生产效率、提高良品率。
[0016] 4. 在上述技术方案中，两个所述N型源区并列设置在所述P型基区内，两个所述N型源区之间设置有P型重掺杂区。
[0017] 5. 在上述技术方案中，所述N型源区与所述P型基区的深度比为4~6：10，N型源区与P型基区的有效深度比有利于器件导通时，减少电子的有效路径。
[0018] 6. 在上述技术方案中，所述N型衬底与所述N型外延层的深度比为1~3：10，N型衬底与N型外延层的有效深度比有利于器件导通时，减少电子的有效路径。
[0019] 7. 在上述技术方案中，所述多次外延结构与所述N型外延层的深度比为7~9：10，多次外延结构与N型外延层的有效深度比有利于器件导通时，减少电子的有效路径。
[0020] 8. 在上述技术方案中，所述多次外延P型柱中的每一层外延超结的厚度大致一致，所述上外延P型柱与所述下外延P型柱之间存在由间隔尺寸D，间隔尺寸D与多次外延P型柱的厚度比为7~13：10。
[0021] 9.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0022] 10.在本技术中，术语“中心”、“上”、“下”、“轴向”、“底”、“内”、“外”等指示的
方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置装配关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0023] 11.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐量高能效浮游型新型超结MOS场效应晶体管，所述场效应晶体管包括漏极结构(1)、多次外延结构(2)、栅极结构(3)、源极结构(4)，其特征在于：所述漏极结构(1)包括漏极金属层(11)及N型衬底(12)；所述多次外延结构(2)包括设于N型衬底(12)上方的N型外延层(21)，在所述N型外延层(21)内的上部两侧各设有P型基区(22)；两个所述P型基区(22)下方各自设有多次外延P型柱(23)，所述多次外延P型柱(23)具有位于上段的上外延P型柱(232)以及位于下段的下外延P型柱(231)，所述上外延P型柱(232)浮游于所述下外延P型柱(231)的上方，两者间填充N型外延层(21)，所述上外延P型柱(232)向上延伸入所述P型基区(22)中；所述P型基区(22)内设置有N型源区(24)；所述栅极结构(3)包括横跨设于两个所述P型基区(22)上方的栅极氧化层(31)和设置在所述栅极氧化层(31)内的栅极金属层(32)，所述栅极金属层(32)通过栅极氧化层(31)与所述P型基区(22)、N型源区(24)隔离；所述源极结构(4)包括横跨设于栅极氧化层(31)上方的源极金属层(41)，所述源极金属层(41)与所述N型源区(24)相连。2.根据权利要求1所述的一种高耐量高能效浮游型新型超结...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洁雯，钱叶华，陆佳顺，
申请(专利权)人：苏州硅能半导体科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：