本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。

技術(shù)背景

近年來，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及汽車電子、航空航天、工業(yè)控制、電力運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)領(lǐng)域的迫切需求，發(fā)展新型大功率半導(dǎo)體器件越來越多的受到人們關(guān)注。垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(VDMOS)因具有開關(guān)損耗小、輸入阻抗高、驅(qū)動功率小、頻率特性好、跨導(dǎo)高度線性等優(yōu)點(diǎn)，被越來越廣泛地應(yīng)用在模擬電路和驅(qū)動電路中，尤其是高壓功率部分。

現(xiàn)有的VDMOS結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；形成在半導(dǎo)體襯底正面的漂移區(qū)；依次形成在漂移區(qū)表面上的柵氧化層和多晶硅柵極；依次形成在漂移區(qū)表面的體區(qū)和位于體區(qū)內(nèi)的源區(qū)，體區(qū)和源區(qū)位于多晶硅柵極的兩側(cè)；形成在源區(qū)表面的源極金屬層；形成在半導(dǎo)體襯底背面的漏極金屬層。

對于VDMOS器件而言，如何降低其導(dǎo)通電阻，從而減小導(dǎo)通損耗，是研究人員一直以來關(guān)注的問題。其中漂移區(qū)電阻的減小依賴于漂移區(qū)厚度和摻雜濃度的減小，與器件擊穿電壓對漂移區(qū)參數(shù)的要求相矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，不減小擊穿電壓的情況下，有效減小器件導(dǎo)通電阻，提高開關(guān)速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括半導(dǎo)體襯底；形成在半導(dǎo)體襯底正面的漂移區(qū)；依次形成在漂移區(qū)表面上的柵氧化層和多晶硅柵極；依次形成在漂移區(qū)表面內(nèi)的體區(qū)和位于體區(qū)內(nèi)的源區(qū)，體區(qū)和源區(qū)位于多晶硅柵極的兩側(cè)；形成在源區(qū)表面的源極；形成在半導(dǎo)體襯底背面的漏極，導(dǎo)電類型與源區(qū)相同的半導(dǎo)體導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)形成在柵氧化層對著的體區(qū)內(nèi)部，且所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)與體區(qū)所能形成的整個pn結(jié)耗盡層也在體區(qū)內(nèi)部，同時絕緣介質(zhì)區(qū)形成在源區(qū)遠(yuǎn)離柵氧化層一側(cè)，形成在所述源區(qū)上表面的源極也形成在絕緣介質(zhì)區(qū)上表面以及遠(yuǎn)離柵氧化層的絕緣介質(zhì)區(qū)的一側(cè)表面。

可選的，所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)摻雜濃度大于漂移區(qū)摻雜濃度。

可選的，所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)與柵氧化層接觸。

可選的，所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)與柵氧化層不接觸。

可選的，所述源極與源區(qū)、絕緣介質(zhì)區(qū)以及體區(qū)相連。

可選的，所述源極只與源區(qū)以及絕緣介質(zhì)區(qū)相連。

可選的，所述絕緣介質(zhì)區(qū)下表面延伸至漂移區(qū)內(nèi)。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底材料為硅。

可選的，所述絕緣介質(zhì)區(qū)材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底和漂移區(qū)為n型半導(dǎo)體，體區(qū)為p型半導(dǎo)體，源區(qū)為n型半導(dǎo)體。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，通過在體區(qū)部設(shè)置導(dǎo)電類型與源區(qū)相同的半導(dǎo)體導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)，使得截止?fàn)顟B(tài)下，導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)在體區(qū)內(nèi)形成pn結(jié)，增加源漏之間的擊穿的電壓，導(dǎo)通狀態(tài)下體區(qū)內(nèi)形成反型層，原pn結(jié)消失或減弱，導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)內(nèi)的載流子流入體區(qū)，增加導(dǎo)電溝道的載流子濃度，從而降低器件的導(dǎo)通電阻；

同時絕緣介質(zhì)區(qū)形成在源區(qū)遠(yuǎn)離柵氧化層一側(cè)，形成在所述源區(qū)上表面的源極也形成在絕緣介質(zhì)區(qū)上表面以及遠(yuǎn)離柵氧化層的絕緣介質(zhì)區(qū)的一側(cè)表面，導(dǎo)通狀態(tài)下，源極處于低電位，使得與絕緣介質(zhì)區(qū)接觸的源區(qū)在絕緣介質(zhì)區(qū)一側(cè)耗盡甚至形成反型層，電子被趨向?qū)щ姕系酪粋?cè)，進(jìn)一步增加導(dǎo)電溝道的載流子濃度，從而進(jìn)一步降低器件的導(dǎo)通電阻；

本發(fā)明未依靠調(diào)節(jié)漂移區(qū)厚度和摻雜濃度來減小導(dǎo)通電阻，也未因此而影響器件擊穿電壓；

因此，發(fā)明在不減小擊穿電壓的情況下，有效減小器件導(dǎo)通電阻，提高開關(guān)速度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的場效應(yīng)管剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例的場效應(yīng)管剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第三實(shí)施例的場效應(yīng)管剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第四實(shí)施例的場效應(yīng)管剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步介紹，實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限定。

第一實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)施例場效應(yīng)管，包括半導(dǎo)體襯底10；形成在半導(dǎo)體襯底正面的漂移區(qū)20；依次形成在漂移區(qū)20表面上的柵氧化層30和多晶硅柵極40；依次形成在漂移區(qū)20表面內(nèi)的體區(qū)50和位于體區(qū)50內(nèi)的源區(qū)60，體區(qū)50和源區(qū)60位于多晶硅柵極40的兩側(cè)；形成在源區(qū)60表面的源極70；形成在半導(dǎo)體襯底10背面的漏極80，導(dǎo)電類型與源區(qū)60相同的半導(dǎo)體導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61形成在柵氧化層30對著的體區(qū)50內(nèi)部，且所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61與體區(qū)50所能形成的整個pn結(jié)耗盡層也在體區(qū)50內(nèi)部，同時絕緣介質(zhì)區(qū)90形成在源區(qū)60遠(yuǎn)離柵氧化層30一側(cè)，形成在所述源區(qū)60上表面的源極70也形成在絕緣介質(zhì)區(qū)90上表面以及遠(yuǎn)離柵氧化層30的絕緣介質(zhì)區(qū)90的一側(cè)表面,所述源極70與源區(qū)60、絕緣介質(zhì)區(qū)90以及體區(qū)50相連。

本實(shí)施例所述襯底10為高摻雜濃度的n型硅襯底，漂移區(qū)20為低摻雜濃度的n型硅外延層。

所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61摻雜濃度大于漂移區(qū)20摻雜濃度，導(dǎo)通狀態(tài)下體區(qū)50內(nèi)形成反型層，原pn結(jié)消失或減弱，導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61內(nèi)的載流子流入體區(qū)50，增加導(dǎo)電溝道的載流子濃度，從而降低器件的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61摻雜濃度大可更多地增加導(dǎo)電溝道的載流子濃度，截止?fàn)顟B(tài)下，導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61在體區(qū)50內(nèi)與導(dǎo)電類型不同的體50形成pn結(jié)，增加源漏之間的擊穿的電壓，本實(shí)施例所述導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)與柵氧化層接觸。

本實(shí)施例絕緣介質(zhì)區(qū)90材料可為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。絕緣介質(zhì)區(qū)90兩側(cè)分別與導(dǎo)電的源極70以及源區(qū)60相連，形成電容結(jié)構(gòu)，導(dǎo)通狀態(tài)下，源極70處于低電位，源區(qū)60與漂移區(qū)20通過導(dǎo)電溝道導(dǎo)通，使得與絕緣介質(zhì)區(qū)90接觸的源區(qū)60在絕緣介質(zhì)區(qū)90一側(cè)耗盡甚至形成反型層，電子被趨向?qū)щ姕系酪粋?cè)，進(jìn)一步增加導(dǎo)電溝道的載流子濃度，從而進(jìn)一步降低器件的導(dǎo)通電阻。

本實(shí)施例未依靠調(diào)節(jié)漂移區(qū)20厚度和摻雜濃度來減小導(dǎo)通電阻，也未因此而影響器件擊穿電壓。

因此，本實(shí)施例在不減小擊穿電壓的情況下，有效減小器件導(dǎo)通電阻，提高開關(guān)速度。

第二實(shí)施例

如圖2所示，本實(shí)施例提供本發(fā)明另外一種靈活的變化結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施例的區(qū)別為導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61與柵氧化層30未接觸，可以降低導(dǎo)電增強(qiáng)區(qū)61制造過程中的工藝要求。第三實(shí)施例

如圖3所示，本實(shí)施例提供本發(fā)明另外一種靈活的變化結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施例的區(qū)別為所述源極70只與源區(qū)60以及絕緣介質(zhì)區(qū)90相連,可以降低源極70制造過程中的工藝要求。

第四實(shí)施例

如圖4所示，本實(shí)施例與第三實(shí)施例的區(qū)別在于，所述絕緣介質(zhì)區(qū)90下表面延伸至漂移區(qū)20內(nèi),當(dāng)多晶硅柵極40電壓低于閾值電壓時，器件處于截止?fàn)顟B(tài)，絕緣介質(zhì)區(qū)90延伸至漂移區(qū)20內(nèi)可增大源漏之間的電阻，進(jìn)而增強(qiáng)漏源之間的擊穿電壓。