[发明专利]一种改善栅电容特性的超结MOSFET

说明书

一种改善栅电容特性的超结MOSFET，包括源极金属层、高掺杂第二类导电类型半导体JFET区、中低掺杂第二类导电类型半导体耗尽区扩展层、中等掺杂第二类导电类型半导体柱区、中高掺杂第二类导电类型半导体耗尽区压缩层、高掺杂第二类导电类型半导体漏区、漏极金属层；本发明在超结MOSFET器件的基础上，在第二类导电类型柱区近JFET端设置低掺杂区域，近缓冲层端设置高掺杂区域，同时设置较高掺杂的薄JFET区保证器件电流能力和栅控能力。本发明使栅漏电容随电压变化的陡变现象得到缓和，在兼顾开关速度的同时，改善了超结器件的EMI特性，提高器件的可靠性。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，涉及超结场效应管，为一种改善栅电容特性的超结MOSFET。

背景技术

超结MOSFET采用交替布置的P/N柱取代传统VDMOS的单一导电型的漂移区，与传统的VDMOS相比，改善了导通电阻和击穿电压之间的折衷关系，突破了硅的限制，具有低功率损耗、高开关状态转换速度等特点，成为了符合“碳中和”发展趋势的新型功率器件，应用前景十分广阔。超结MOSFET可以广泛应用在伺服/电信、充电桩、适配器、照明、智能电表、LCD电视等系统里，替代SMPS拓扑中的传统MOSFET开关，以使系统获得更高效率和更低的功耗。

作为在开关电源中的功率开关管，超结MOSFET器件寄生电容特有的非线性性严重影响着开关特性。一方面，开关过程中电流通过相关元器件会产生较大的尖峰干扰和谐振噪声，这些电流电压的过冲与振荡会产生EMI传导或辐射噪声，可能窜入电网或影响系统电磁环境，从而影响自身及其它电磁敏感器件的工作，降低系统可靠性；另一方面，开关瞬态同时存在的较高电压和电流，将带来动态损耗，降低系统工作效率。而寄生电容特性对于功率超结MOSFET的开启和关断过程至关重要。为了提高器件的开关速度以降低动态损耗，需要降低超结降低MOSFET的栅漏电容C_GD；但是，栅漏电容C_GD过小又会使开关dv/dt过大，这容易增大电流电压过冲以及振荡幅值，使器件EMI噪声过大，甚至造成器件的烧毁。

发明内容

本发明要解决的问题是：针对现有超结MOSFET器件的寄生电容问题，改善超结MOSFET的栅电容特性，提出一种栅电容特性改善的超结MOSFET器件，在兼顾开关特性的同时，改善超结器件的EMI噪声特性，提高器件及应用系统的可靠性。

本发明的技术方案为：一种改善栅电容特性的超结MOSFET，从上至下依次包括源极金属层、中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区、中低掺杂第二类导电类型半导体耗尽区扩展层、中等掺杂第二类导电类型半导体柱区、中高掺杂第二类导电类型半导体耗尽区压缩层、掺杂第二类导电类型半导体漏区和漏极金属层；

中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区上表面的栅极绝缘氧化层内部设有多晶硅栅电极，中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区的左右两侧为高掺杂第一类导电类型半导体体区，高掺杂第一类导电类型半导体体区的内部上表面设置有重掺杂第一类导电类型半导体欧姆接触区和重掺杂第二类导电类型半导体源区；所述多晶硅栅电极与高掺杂第一类导电类型半导体体区之间、多晶硅栅电极和中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区之间都通过栅极绝缘氧化层相隔离；所述多晶硅栅电极与源极金属层之间通过栅极绝缘氧化层相隔离；所述重掺杂第二类导电类型半导体源区和中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区之间为高掺杂第一类导电类型半导体体区；所述重掺杂第二类导电类型半导体源区上表面与源极金属层、栅极绝缘氧化层接触；所述重掺杂第一类导电类型半导体欧姆接触区上方与源极金属层接触；中等掺杂第一类导电类型半导体柱位于中等掺杂第二类导电类型半导体柱区的半导体柱之间，中等掺杂第一类导电类型半导体柱上下分别与高掺杂第一类导电类型半导体体区与高掺杂第二类导电类型半导体漏区相接；

中低掺杂第二类导电类型半导体耗尽区扩展层位于中高掺杂第二类导电类型半导体JFET区下方，与所述中等掺杂第二类导电类型半导体柱区相接；所述中高掺杂第二类导电类型半导体耗尽区压缩层位于高掺杂第二类导电类型半导体漏区上方，与所述中等掺杂第二类导电类型半导体柱区相接，