CN108122990A - 一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，涉及半导体器件领域，包括：N+源极接触，所述N+源极接触为深槽结构；Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；其中，所述器件还包括：N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。解决了现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题，达到了改善传统结构的空穴流动路径，大幅度减少在寄生电阻区域流过的空穴电流，从而有效的压制了寄生晶体管的开启，增强了器件抗单粒子能力的可靠性的技术效果。

Description

一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件
技术领域
本申请涉及半导体器件领域，特别涉及一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件。
背景技术
槽型栅结构的功率场效应晶体管(trench power MOSFET)以其低通态压降、高频工作能力、驱动控制简单、易并联等优点广泛地应用在功率控制领域。但在苛刻环境下，器件的抗单粒子能力较差。
但本申请申请人在实现本申请实施例中申请技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，解决了现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题，达到了在空穴流动路径上提前抽取空穴载流子，大幅度减少在寄生电阻区域流过的空穴电流，从而有效的压制了寄生晶体管的开启，增强了器件抗单粒子能力的可靠性的技术效果。
鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，包括：N+源极接触，所述N+源极接触为深槽结构；Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；其中，所述器件还包括：N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。
优选的，所述器件还包括：所述深槽结构两侧填充有厚氧化层介质，所述深槽结构底部形成P+区域，吸收空穴载流子。
优选的，所述器件还包括：所述深槽结构位于所述Pwell区域内。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，通过N+源极接触，所述N+源极接触为深槽结构；Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；其中，所述器件还包括：N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。解决了现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题，达到了改善传统结构的空穴流动路径，大幅度减少在寄生电阻区域流过的空穴电流，从而有效的压制了寄生晶体管的开启，增强了器件抗单粒子能力的可靠性的技术效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件的结构示意图。
附图标号说明：N+源极接触1，Pwell区域2，N漂移区3，N型空穴阻挡层4，厚氧化层介质5。
具体实施方式
本申请实施例提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，解决了现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题。
本申请实施例中的技术方案，总体方法如下：通过N+源极接触，所述N+源极接触为深槽结构；Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；其中，所述器件还包括：N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。达到了改善传统结构的空穴流动路径，大幅度减少在寄生电阻区域流过的空穴电流，从而有效的压制了寄生晶体管的开启，增强了器件抗单粒子能力的可靠性的技术效果。
下面将详细地描述本公开的示例性实施例。虽然本申请公开了一种或几种示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本申请实施例提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，功率场效应晶体管又称PowerMOS场效应管。在实际应用中，它有着比双极晶体管和CMOS场效应管更好的功率处理特性。如图1所示，所述晶体管包括：
N+源极接触1，Pwell区域2，N漂移区3与深槽多晶硅栅形成了栅控场效应晶体管结构；所述N型空穴阻挡层4能够阻挡空穴流向N+区域，所述Pwell区内深槽结构两侧填充有厚氧化层介质5，所述在Pwell区域内深槽结构底部形成P+区域，吸收空穴载流子。
具体而言，在两个不同掺杂的P区中间，夹着一层低掺杂的N区，形成了两个PN结。在顶部P区与底部也做上欧姆电极，同时在顶部增加槽型多晶硅栅结构控制电子流动，就构成了一个槽栅型功率场效应管。顶部P区的槽型栅引出线连在一起作为一个电极，称为栅极，在结构顶部和底部两端各引出一个电极，分别称为源极1和漏极。本申请提供的所述器件源极接触采用刻槽形成深槽结构，所述深槽结构的两侧面填充厚氧化层介质5，槽底部形成P+源极接触，可以吸收空穴载流子。
Pwell区域2，所述Pwell区域2位于所述N+源极1的下方；
具体而言，所述Pwell区域2即P阱区域，半导体一般可分为本征半导体，N型半导体以及P型半导体分别代表无杂质掺杂，掺杂N型杂质(P,As)和掺杂P型杂质(B,Ga).如果在N型衬底上扩散P型区，就叫做P阱区；如果在P型衬底上扩散N型区，就叫做N阱区；所述Pwell区域2位于所述N+源极1的下方。
N漂移区3，所述N漂移区3位于所述Pwell区域2的下方，能够支撑器件耐压；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构。
具体而言，由于P型区和N型区两边的载流子性质及浓度均不相同，P型区的空穴浓度大，而N型区的电子浓度大，于是在交界面处产生了扩散运动。P型区的空穴向N型区扩散，因失去空穴而带负电；而N型区的电子向P型区扩散，因失去电子而带正电，这样在P区和N区的交界处形成了一个电场(称为内电场)。在内电场的作用下，电子将从P区向N区作漂移运动，空穴则从N区向P区作漂移运动。在电子进行漂移运动的区域称之为漂移区，所述N漂移区3位于所述Pwell区域2的下方。当扩散运动与漂移运动达到一种相对平衡状态，在交界处形成了一定厚度的空间电荷区叫做PN结，也叫阻挡层，势垒，能够支撑器件耐压要求。
进一步的，所述器件还包括：N型空穴阻挡层4，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极1的下方。
具体而言，在器件N+源极1下方增加N型空穴阻挡层4，由于势垒的作用可有效的阻挡空穴载流子的流动，同时器件N+源极接触采用刻槽形成，所述深槽结构的两侧面填充厚氧化层介质5，槽底部形成P+源极接触，可以吸收空穴载流子。这样当大量空穴在电场作用下流向源极区域时，由于内部势垒作用，N型空穴阻挡层4阻挡了绝大部分空穴载流子流向N+源极1区域下方，同时深槽结构的源极接触提供了大量空穴载流子的有效流动路径，形成了大量空穴载流子的流出通路。因此，采用本申请提供的器件结构，通过增加空穴阻挡层4来改变空穴流动路径，大幅度减少了传统结构在N+源极1下方流过的空穴电流，同时采用刻槽的源极接触来收集空穴载流子，从而有效的降低寄生NPN晶体管开启的可能性，提高了器件的抗单粒子可靠性水平。
实施例二
为了更加清楚的阐述一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，本申请实施例还提供了一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件的工作原理，下面对一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件的工作原理进行详细说明。
本申请结构在N+源极1下方增加了N型空穴阻挡层4，用于阻挡空穴流动；同时，源极接触采用刻槽方式穿过N型空穴阻挡层4区域，提供了空穴流向源极的收集通路，槽型结构的两侧为厚氧化层5侧墙，空穴阻挡层4不与源极接触有电气连接，只作为空穴阻挡作用，避免了N型空穴阻挡层4与源极电连接形成新的源极结构。采用本申请提供的器件，一方面采用空穴阻挡层4阻挡了空穴沿着传统结构流动的路径，另一方面采用深槽的源极接触提前收集了空穴载流子，故有效的避免了空穴在N+源极下寄生电阻区流动，大幅度的压制了寄生晶体管的开启，实现比传统结构更好的增强器件抗单粒子能力。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例提供的一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，通过N+源极接触，所述源极接触为深槽结构；Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；其中，所述器件还包括：N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。解决了现有技术中改善抗单粒子能力的方法存在应用局限性较大，并且工艺实施困难的技术问题，达到了改善传统结构的空穴流动路径，大幅度减少在寄生电阻区域流过的空穴电流，从而有效的压制了寄生晶体管的开启，增强了器件抗单粒子能力的可靠性的技术效果。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照实例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。
本申请实施例提供的一种区域确定方法和装置由于采用了通过获得第一面积周边的，与其距离最近的各条道路，并且根据各条道路的位置关系的相互限制，从而获得所述第一区域的具体位置，解决了现有技术中利用数据库中的预设区域与目标区域的重合度而导致的定位不准确的问题，进而达到了能够精准获得目标具体位置的技术效果。

Claims (3)

1.一种增强抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，其特征在于，所述器件包括：
N+源极接触，所述N+源极接触为深槽结构；
Pwell区域，所述Pwell区域位于所述N+源极的下方；
N漂移区，所述N漂移区位于所述Pwell区域的下方；
其中，所述N+源极、Pwell区域、N漂移区构成寄生NPN晶体管结构；
其中，所述器件还包括：
N型空穴阻挡层，所述N型空穴阻挡层设置在所述N+源极的下方，阻挡空穴载流子流动。
2.如权利要求1所述的抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，其特征在于，所述器件还包括：
所述深槽结构两侧填充有厚氧化层介质，所述深槽结构底部形成P+区域，吸收空穴载流子。
3.如权利要求1所述的抗单粒子能力加固的槽型栅功率器件，其特征在于，所述器件还包括：
所述深槽结构位于所述Pwell区域内。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090212359A1 (en) * 2008-02-23 2009-08-27 Force Mos Technology Co. Ltd. Trenched mosfet with trenched source contact
CN103843142A (zh) * 2011-09-28 2014-06-04 丰田自动车株式会社 Igbt及其制造方法
US20150028413A1 (en) * 2011-09-16 2015-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090212359A1 (en) * 2008-02-23 2009-08-27 Force Mos Technology Co. Ltd. Trenched mosfet with trenched source contact
US20150028413A1 (en) * 2011-09-16 2015-01-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method for manufacturing same
CN103843142A (zh) * 2011-09-28 2014-06-04 丰田自动车株式会社 Igbt及其制造方法

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