CN105023949A - 能实现反向阻断的mosfet - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能实现反向阻断的MOSFET，按照本发明提供的技术方案，所述能实现反向阻断的MOSFET，包括实现MOSFET能力的MOSFET单元体，所述MOSFET单元体包括衬底，在衬底的背面设置与所述衬底肖特基接触的背面金属层，在所述背面金属层上设置与背面金属层电连接的背面连接层。本发明在MOSFET单元体的衬底背面设置背面金属层，背面金属层与衬底采用肖特基接触，从而在MOSFET单元体的漏极端得到肖特基二极管，所述肖特基二极管能够阻断寄生的体二极管导通，从而在全桥、半桥等电路中降低反向恢复产生的损耗，而使用反并联的外置快恢复二极管进行续流，提升电路安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种MOSFET，尤其是一种能实现反向阻断的MOSFET，属于MOSFET的技术领域。
背景技术
MOSFET是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，MOSFET的等效结构中存在寄生二极管，通过所述寄生二极管可以用于MOSFET器件在关断时的续流，但所述寄生二极管的续流作用能力差，难以满足大电流等工作状态的续流。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能实现反向阻断的MOSFET，其结构紧凑，能有效实现MOSFET在关断时的反向阻断，以在通过外接续流二极管作用下提高续流能力，降低反向恢复产生的损耗，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述能实现反向阻断的MOSFET，包括实现MOSFET能力的MOSFET单元体，所述MOSFET单元体包括衬底，在衬底的背面设置与所述衬底肖特基接触的背面金属层，在所述背面金属层上设置与背面金属层电连接的背面连接层。
所述MOSFET单元体还包括位于衬底正面上方的漂移区，所述衬底与漂移区的导电类型均为第一导电类型，在所述漂移区内设有第二导电类型阱区，在所述第二导电类型阱区内设有第一导电类型源区；
在漂移区上设有栅氧化层，在所述栅氧化层上设有栅极金属层，栅氧化层覆盖在漂移区上，栅氧化层的端部覆盖在第二导电类型阱区以及第一导电类型源区部分区域，在第一导电类型源区上设有源电极。
上述“第一导电类型”和“第二导电类型”两者中，对于N型MOSFET 器件，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；对于P型MOSFET器件，第一导电类型与第二导电类型所指的类型与N型MOSFET器件正好相反。
本发明的优点：在MOSFET单元体的衬底背面设置背面金属层，背面金属层与衬底采用肖特基接触，从而在MOSFET单元体的漏极端得到二极管，从而在全桥、半桥等电路中降低反向恢复产生的损耗，而使用反并联的外置快恢复二极管进行续流，提升电路安全可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的等效电路图。
图3为本发明的使用状态图。
附图标记说明：1-N+衬底、2-N型漂移区、3-P阱区、4-N+源区、5-栅氧化层、6-源电极、7-栅极金属层、8-背面金属层以及9-背面连接成。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示：以N型MOSFET为例，为了能有效实现MOSFET在关断时的反向阻断，本发明包括实现MOSFET能力的MOSFET单元体，所述MOSFET单元体包括衬底1，在衬底1的背面设置与所述衬底1肖特基接触的背面金属层8，在所述背面金属层8上设置与背面金属层8电连接的背面连接层9。
具体地，MOSFET单元体能实现MOSFET能力，MOSFET单元体的具体实施结构可以为本技术领域常用的结构，所述衬底1的材料可以为硅等半导体材料，在衬底1以及所述衬底1的正面上制作得到MOSFET单元体，背面金属层8位于衬底1的背面，背面金属层8与衬底1间为肖特基接触，以在背面金属层8与衬底1间能形成肖特基势垒，背面连接层9覆盖在背面金属层8上，背面连接层9与背面金属层8间电连接，通过背面连接层9以便形成MOSFET单元体的漏电极。背面连接层9、背离金属层8均通过常规工艺设置在衬底1的背面，具体工艺过程为本技术领域人员所熟知，具体不再赘述。由于背面金属层8与衬底1采用肖特基接触，在MOSFET单元体处于关断状态时，能使得MOSFET单元体内的寄生二极管D1也处于关断状态，降低整个MOSFET单元体反向恢复产生的损耗。
所述MOSFET单元体还包括位于N+衬底1正面上方的N型漂移区2，所述衬底1与漂移区2的导电类型均N导电类型，在所述N型漂移区2内设有P阱区3，在所述P阱区3内设有N+源区4；
在N型漂移区2上设有栅氧化层5，在所述栅氧化层5上设有栅极金属层7，栅氧化层5覆盖在漂移区2上，栅氧化层5的端部覆盖在P阱区3以及N+源区4部分区域，在N+源区4上设有源电极6。
图1中示出了MOSFET单元体的一种常规结构，在半导体基板上形成N+衬底1以及N型漂移区2，半导体基板的材料可以为硅或其他常用的材料，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。在N型漂移区2内的上部设有对称分布的P阱区3，P阱区3间通过N型漂移区2隔离，P阱区3从N型漂移区2的上端垂直向下延伸。在P阱区3内具有N+源区4，N+源区4与源电极6欧姆接触，以通过源电极6形成MOSFET单元体的源极端。从截面上看，栅氧化层5位于源电极6之间，栅氧化层5一般为二氧化硅，栅氧化层5的两端覆盖在部分的P阱区3以及部分的N+源区4。栅极金属层7与源电极6间互不接触。当然，在具体实施时，MOSFET单元体还可以采用其他的结构形式，无论MOSFET单元体采用何种形式，只要在MOSFET单元体的衬底1背面设置背面金属层8且背面金属层8与衬底1间采用肖特基接触即可。
如图3所示，为本发明的MOSFET单元体在具体使用时的等效电路图。本发明在N+衬底1的背面设置背面金属层8后，能在MOSFET单元体的漏极端形成二极管，在MOSFET单元体关断时，通过漏极端的二极管D2能阻断寄生二极管D1的导通；而外接二极管D3的阳极端与MOSFET单元体的源极端连接，外接二极管D3的阴极端与MOSFET单元体的漏极端连接，由于寄生二极管在反向恢复时的反向损耗比外接二极管D3的反向恢复损耗大100倍以上，从而，在本发明从而在全桥、半桥等电路中降低反向恢复产生的损耗，而使用反并联的外置快恢复二极管进行续流，提升电路安全可靠性。
Claims (2)
1.一种能实现反向阻断的MOSFET，包括实现MOSFET能力的MOSFET单元体，所述MOSFET单元体包括衬底（1），其特征是：在衬底（1）的背面设置与所述衬底（1）肖特基接触的背面金属层（8），在所述背面金属层（8）上设置与背面金属层（8）电连接的背面连接层（9）。
2.根据权利要求1所述的能实现反向阻断的MOSFET，其特征是：所述MOSFET单元体还包括位于衬底（1）正面上方的漂移区（2），所述衬底（1）与漂移区（2）的导电类型均为第一导电类型，在所述漂移区（2）内设有第二导电类型阱区（3），在所述第二导电类型阱区（3）内设有第一导电类型源区（4）；
在漂移区（2）上设有栅氧化层（5），在所述栅氧化层（5）上设有栅极金属层（7），栅氧化层（5）覆盖在漂移区（2）上，栅氧化层（5）的端部覆盖在第二导电类型阱区（3）以及第一导电类型源区（4）部分区域，在第一导电类型源区（4）上设有源电极（6）。
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