[发明专利]一种改善体二极管特性的超结器件

说明书

一种改善体二极管特性的超结器件，由下至上具有：金属化漏极、重掺杂第一导电类型半导体衬底、第一导电类型半导体缓冲层及低掺杂第一导电类型半导体缓冲层，第一导电类型半导体外延层和第二导电类型半导体柱构成超结结构，第二导电类型半导体柱向下延伸至低掺杂第一导电类型半导体缓冲层之中且被高掺杂第一导电类型半导体阻挡层所包围，高掺杂第一导电类型半导体阻挡层也位于低掺杂第一导电类型半导体缓冲层之中。本发明在超结柱的底部引入双缓冲层结构和阻挡层结构，有效减慢对漂移区底部的非平衡载流子抽取速度，从而减小器件反向恢复过程中的电流变化率，缓解反向电流的突变，增大了体二极管反向恢复的软度因子，改善器件的EMI特性。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，涉及超结DMOS器件，为一种改善体二极管特性的超结器件。

背景技术

功率DMOS由于其独特的高输入阻抗、低驱动功率、高开关速度、优越的频率特性、以及很好的热稳定性等特点，广泛地应用于开关电源、汽车电子、马达驱动等各种领域。超结（Super-junction）DMOS器件是近年来出现的一种重要的功率器件，它的基本原理是电荷平衡原理，通过在普通功率DMOS的漂移区中引入彼此间隔的P柱和N柱的超结结构，大大改善了普通DMOS的导通电阻与击穿电压之间的折中关系，因而在功率系统中获得了广泛的应用。

超结DMOS存在一个体二极管，可起到反向并联续流二极管的作用，因此体二极管特性对于功率超结器件在桥式电路等应用中至关重要。在这个体二极管处于导通状态时，大量过剩载流子贮存在N柱区中，使超结DMOS具有很多的反向恢复电荷；体二极管处于反向恢复状态时，由于PN 结的面积大了许多，对非平衡载流子的抽取加快，这就造成了超结DMOS的体二极管反向恢复硬度很高，易产生较大的电压和电流过冲，带来较大的电磁干扰(EMI)噪声，甚至会发生器件损伤。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种改善体二极管特性的超结器件，通过引入缓冲层和空穴阻挡层，改善了体二极管的反向恢复特性，提高了器件的可靠性。

本发明所采用的技术方案：一种改善体二极管特性的超结器件，器件由下至上具有：金属化漏极、重掺杂第一导电类型半导体衬底、第一导电类型半导体缓冲层及低掺杂第一导电类型半导体缓冲层，所述低掺杂第一导电类型半导体缓冲层之上具有第一导电类型半导体外延层，第一导电类型半导体外延层中具有第二导电类型半导体柱，第一导电类型半导体外延层和第二导电类型半导体柱构成超结结构，所述第二导电类型半导体柱向下延伸至低掺杂第一导电类型半导体缓冲层之中，且第二导电类型半导体柱的底面和下部侧面被高掺杂第一导电类型半导体阻挡层所包围，所述高掺杂第一导电类型半导体阻挡层也位于低掺杂第一导电类型半导体缓冲层之中，其中所述重掺杂、高掺杂及低掺杂指掺杂浓度，重掺杂浓度＞高掺杂浓度＞第一导电类型半导体外延层的掺杂浓度＞低掺杂浓度，所述第一导电类型半导体缓冲层的掺杂浓度高于低掺杂第一导电类型半导体缓冲层的掺杂浓度且低于第一导电类型半导体外延层的掺杂浓度，第一导电类型半导体外延层和低掺杂第一导电类型半导体缓冲层的杂质总量相比第二导电类型半导体柱的杂质总量，偏差在正负5%以内。

进一步的，第一导电类型半导体外延层的掺杂浓度在1e15cm^-3到5e15cm^-3的范围内，重掺杂浓度在1e19cm^-3以上，高掺杂浓度高于第一导电类型半导体外延层的掺杂浓度1到2个数量级。