[发明专利]一种极低导通电阻的槽型场氧功率MOS器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体功率器件，特别涉及一种极低导通电阻的槽型场氧功率MOS器件。

背景技术

功率MOS（Metal-Oxide-Semiconductor即金属-氧化物-半导体）器件广泛应用于功率集成领域，而击穿电压与导通电阻之间的矛盾是人们长期关注的焦点问题之一，并由此提出众多缓解该矛盾的方案，其中槽型场氧结构本认为是能够有效缓解该矛盾的结构之一。典型的常规槽型场氧结构如图1所示，1为衬底硅层，2为P阱，3为P+源区，4为N+源区，5为N+漏区，6为漏电极，7为栅电极，8为源电极， 9为N-漂移区，10为槽型场氧。该结构较非槽型场氧结构可大大减少漂移区尺寸而降低晶体管所占晶圆面积，降低器件导通电阻。相关内容可见参考文献：M.  Zitouni，F.  Morancho， P.  Rossel， H.  Tranduc， J.  Buxo and I.  Pages，“A New Concept for the Lateral DMOS Transistor for Smart Power IC's”, Proc. Intl. Symp. Power Semiconductor Devices and Integrated Circuits, pp. 73-76, (1999)。在此基础上，一种具有纵向沟道的槽型场氧结构被提出，见图2，1为衬底硅层，2为P阱，3为P+源区，4为N+源区，5为N+漏区，6为漏电极，7为栅电极，8为源电极， 9为N-漂移区，10为槽型场氧，11为槽型栅。相较图1，该结构最大的改进在于采用了槽型栅，即运用了纵向沟道，并且P+源区和P阱直接接触在槽型场氧上，因此最大限度的减少了晶体管尺寸，进一步降低器件导通电阻。相关内容可见参考文献： K. R. Varadarajan，T. P. Chow， J. Wang， R. Liu， F. Gonzalez，“250V Integrable Silicon Lateral Trench Power MOSFETs with Superior Specific On-Resistance”， Proc. Intl. Symp. Power Semiconductor Devices and Integrated Circuits, pp. 233-236, (2007)。2011年，罗小蓉等将该结构引入到SOI（Silicon On Insulator）衬底中，获得了233V的击穿电压和3.3 mΩ · cm²的导通电阻，如图3所示，其中1为衬底硅层，2为P阱，3为P+源区，4为N+源区，5为N+漏区，6为漏电极，8为源电极， 9为N-漂移区，10为槽型场氧，11为槽型栅，14为SOI衬底的埋氧层，相关内容见：Xiaorong Luo，Jie Fan，Yuangang Wang，Tianfei Lei，Ming Qiao，Bo Zhang，and Florin Udrea，“Ultralow Specific On-Resistance High-Voltage SOI Lateral MOSFET”， IEEE Electron Device Letters, 32(2), pp.185-187 (2011)。

目前，低导通电阻的槽型场氧器件仍然是世界范围内的研究热点。

发明内容

有鉴于此，为了解决进一步降低功率MOS的导通电阻，缓解器件击穿电压与导通电阻之间的问题，本发明提出一种极低导通电阻的槽型场氧功率MOS器件，较常规槽氧结构大大降低了载流子的漂移距离，从而有效降低器件在开态时候的导通电阻。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种极低导通电阻的槽型场氧功率MOS器件，包括衬底P型硅层、有源顶层硅和槽型场氧，所述有源顶层硅包括纵向沟道、N-漂移区、P型硅区，以及埋于整个衬底P型硅层表面的N+漏区，所述纵向沟道设置于N-漂移区上方，所述N-漂移区与P型硅区接触，所述P型硅区与槽型场氧接触，所述N-漂移区、P型硅区接触和槽型场氧分别与埋于整个衬底P型硅层表面的N+漏区接触。