[发明专利]一种具有软反向恢复特性的超结MOSFET

说明书

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种具有软反向恢复特性的超结MOSFET。本发明的器件在耐压区的超结结构中引入了高浓度的P型缓冲层，引入的P型缓冲层延长了其体二极管漂移区的长度，使得漂移区内的载流子分布更加靠近漏极，这减缓了漂移区内载流子的抽取，同时，高掺杂的P型缓冲层在器件耐压时不会完全耗尽，因此反向导通时高掺杂的P型缓冲层内的载流子可以被缓慢地抽取，反向恢复电流的下降率di/dt得以降低，反向恢复特性得以改善。本发明的有益效果为，本发明的具有软反向恢复特性的超结MOSFET，优化了反向恢复时的di/dt和dv/dt，从而改善了超结MOSFET反向恢复特性。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种具有软反向恢复特性的超结MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,简称MOSFET)。

背景技术

超结MOSFET应用在全桥等驱动电机应用电路中时，其体二极管起到续流作用。体二极管导通时，漂移区内存储着大量的空穴载流子。体二极管从导通状态到耐压状态切换的过程，需要排出体内存储的载流子，形成较大的反向电流。由于超结MOSFET在较低电压时漂移区已经完全耗尽，漂移区内载流子被排出，因此超结MOSFET体二极管反向恢复时的di/dt以及dv/dt极大，反向恢复特性较硬。高di/dt以及高dv/dt会导致严重的电磁干扰噪声，加上系统中寄生电感的影响，高di/dt会导致高的电压过冲，这些都对应用系统造成不利影响。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种具有软反向恢复特性的超结MOSFET。

本发明的技术方案：一种具有软反向恢复特性的超结MOSFET，其半元胞包括漏极结构、耐压层结构、源极结构和栅极结构，其中耐压层结构位于漏极结构之上，源极结构和栅极结构位于耐压层结构之上；

所述漏极结构包括漏极金属1以及N+漏区2；所述N+漏区2位于漏极金属1的上表面；所述漏极金属1引出端为漏极；

所述耐压层结构包括N型漂移区6、P型漂移区5、P型缓冲层3和N型缓冲层4；所述N型漂移区6与P型漂移区5并列设置构成超结结构，其中P型漂移区5位于P型缓冲层3上表面，N型漂移区6位于N型缓冲层4上表面；所述P型缓冲层3嵌入设置在N+漏区2一侧的上层，即P型缓冲层3的下表面以及侧面与N+漏区2接触；所述N型缓冲层4位于N+漏区2另一侧的上表面，N型缓冲层4侧面与P型漂移区3的侧面接触；

所述源极结构包括P型阱区7、N+源区8、P+短路区9和源极金属10；所述P型阱区7位于P型漂移区5上表面，且P型阱区7沿器件横向方向延伸入N型漂移区6上层，N+源区8和P+短路区9并列设置于P型阱区5上层，且N+源区8位于靠近N型漂移区6的一侧；源极金属10位于P+短路区9和部分N+源区8上表面，源极金属10引出端为源极；

所述栅极结构为平面栅，所述平面栅由绝缘介质11和位于绝缘介质11之上的导电材料12构成；所述绝缘介质11位于N型漂移区6、P型阱区7和部分N+源区8上表面；导电材料12的引出端为栅极；

其特征在于，所述P型缓冲层3的浓度大于等于P型漂移区5的浓度，所述N型缓冲层4的浓度大于N型漂移区4的浓度。

本发明的有益效果为，本发明的具有软反向恢复特性的超结MOSFET，优化了反向恢复时的di/dt和dv/dt，从而改善了超结MOSFET反向恢复特性。

附图说明

图1是本发明超结MOSFET示意图；

图2是常规超结MOSFET示意图；

图3是常规超结MOSFET的反向恢复过程中电流电压变化图；

图4是本发明超结MOSFET的反向恢复过程中电流电压变化图；