垂直mos功率器件及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体涉及垂直MOS功率器件及其形成方法。
【背景技术】
[0002]垂直MOS功率器件栅极采用电压驱动，具有开关速度快，驱动电路简单等优点，在低压领域和中高压领域应用广泛。常见的MOS型功率器件根据其栅极结构形状和沟道方向不同主要分为平面型和沟槽型两种。图1为传统的平面型垂直MOS功率器件的示意图。其中101为耐压层，102为P型阱区，103为η型源区，104为栅极氧化层，105为栅极，106为绝缘层介质，107为阴极，阳极在耐压层101下方未画出。其中P型阱区102表面与栅极105相对的部分为沟道区。图2为传统的沟槽型垂直MOS功率器件的示意图。其中201为耐压层，202为P型阱区，203为η型源区，204为栅极氧化层，205为栅极，206为绝缘层介质，207为阴极，阳极在耐压层201下方未画出，208为浮置P型阱区。其中P型阱区202侧面与栅极205相对的部分为沟道区。图1和图2所示的垂直MOS功率器件的开通和关断通过控制栅极的电压实现。当栅极电压高于阈值电压时，则在P型阱区表面形成导电沟道，电流可以从阳极经过耐压层，导电沟道流到源区最后达到阴极，阳极和耐压层上的电压下降，器件导通。关断则反之，是栅极电压低于阈值电压，P型阱区的表面导电沟道消失，电流通路被截断，耐压层和阳极的电压上升，器件截止。
[0003]图1和图2所示的传统的垂直MOS功率器件中，栅极除了与P型阱区相对，还有一部分面积与耐压层或者耐压层表面相对，这一部分形成的栅极-氧化层-半导体电容与耐压层体内的耗尽层电容串联一起，形成了米勒电容。该米勒电容在器件开关过程中需要进行充放电，能将阳极电压的一部分反馈到栅极。这导致开通过程中，栅极电压达到米勒平台后需要维持一段充电时间才能继续上升，关断过程中栅极电压下降到米勒平台后也需要维持一段时间才能继续下降，降低了开关速度同时大大增加了器件的开关损耗。而且，由于阳极电压的变化往往非常大，其反馈还有可能引起栅极电压的剧烈波形、形成振荡，导致器件不正常工作甚至发生烧毁。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种米勒电容小、开关速度快的垂直MOS功率器件及其形成方法。
[0005]根据本发明第一方面实施例的垂直MOS功率器件，所述垂直MOS功率器件为平面型垂直MOS功率器件，可以包括:耐压层；多个第一掺杂类型阱区，所述多个第一掺杂类型阱区位于所述耐压层的顶部；多个第二掺杂类型源区，所述多个第二掺杂类型源区位于所述多个第一掺杂类型阱区中；平面栅氧层，所述平面栅氧层位于所述耐压层之上，且所述平面栅氧层的两端与相邻两个所述第二掺杂类型源区分别接触；平面栅极层，所述平面栅极层位于所述平面栅氧层之上，其中，所述平面栅极层不覆盖或者部分覆盖所述耐压层上方对应位置；绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖所述平面栅氧层、所述平面栅极层以及与所述平面栅氧层接触的两个所述第二掺杂类型源区；第一电极，所述第一电极位于所述绝缘介质层之上；以及第二电极，所述第二电极位于所述耐压层之下。
[0006]根据本发明第二方面实施例的垂直MOS功率器件，所述垂直MOS功率器件为沟槽型垂直MOS功率器件，可以包括:耐压层；第一掺杂类型阱区，所述第一掺杂类型阱区位于所述耐压层的顶部；第二掺杂类型源区，所述第二掺杂类型源区位于第一掺杂类型阱区中；浮置阱区，所述浮置阱区位于所述耐压层的顶部且位于所述第一掺杂类型阱区附近，所述浮置阱区与所述第一掺杂类型阱区掺杂类型相同；沟槽栅氧层，所述沟槽栅氧层位于所述耐压层的顶部，所述沟槽栅氧层的第一侧壁与所述第一掺杂类型阱区和所述第二掺杂类型源区接触，所述沟槽栅氧层的第二侧壁与所述浮置阱区接触；沟槽栅极层，所述沟槽栅极层充满所述沟槽栅氧层内部，其中，所述沟槽栅极层与所述沟槽栅氧层不覆盖或者部分覆盖所述浮置阱区的上表面；绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖所述平面栅氧层、所述平面栅极层、所述浮置阱区以及所述第二掺杂类型源区；第一电极，所述第一电极位于所述绝缘介质层之上；以及第二电极，所述第二电极位于所述耐压层之下。
[0007]根据本发明上述实施例的垂直MOS功率器件中，通过去除了整个或者部分形成米勒电容的栅极，米勒电容明显减小，从而消除或明显减小第二电极电压变化对栅极电压的反馈作用，从而避免或者减小了开关过程中的米勒平台和振荡现象，缩短器件开关时间，提高器件开关速度，减少开关损耗，使得功率器件更加安全可靠。此外，该实施例的垂直MOS功率器件还具有结构简单、成本低等优点。
[0008]根据本发明第三方面实施例的垂直MOS功率器件的形成方法，所述垂直MOS功率器件为平面型垂直MOS功率器件，可以包括以下步骤:提供耐压层；在所述耐压层之上形成平面栅氧层，所述平面栅氧层包括位于两端的第一区域和位于中间的第二区域；在所述平面栅氧层的第一区域之上形成平面栅极层；在所述平面栅氧层的第一区域之下的所述耐压层的顶部形成第一掺杂类型阱区和第二掺杂类型源区，其中所述第二掺杂类型源区位于第一掺杂类型阱区中，所述平面栅氧层的两端与两个所述第二掺杂类型源区分别接触；形成绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖所述平面栅氧层、所述平面栅极层以及与所述平面栅氧层接触的两个所述第二掺杂类型源区；以及形成第一电极和第二电极，其中，所述第一电极位于所述绝缘介质层之上，所述第二电极位于所述耐压层之下。
[0009]根据本发明第四方面实施例的垂直MOS功率器件的形成方法，所述垂直MOS功率器件为沟槽型垂直MOS功率器件，可以包括以下步骤:提供耐压层；在所述耐压层顶部形成沟槽，然后在所述沟槽的内壁形成沟槽栅氧层；在所述沟槽栅氧层之上形成沟槽栅极层，所述沟槽栅极层与所述沟槽栅氧层不覆盖或者部分覆盖预设浮置阱区区域的上表面；在所述沟槽栅极层附近的所述耐压层的顶部形成第一掺杂类型阱区、第二掺杂类型源区以及浮置阱区，其中，所述第二掺杂类型源区位于第一掺杂类型阱区中，所述第一掺杂类型阱区和所述第二掺杂类型源区与所述沟槽栅氧层的第一侧壁接触，所述浮置阱区与所述沟槽栅氧层的第二侧壁接触；形成绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖所述沟槽栅氧层、沟槽栅极层、第二掺杂类型源区以及浮置阱区；以及形成第一电极和第二电极，其中，所述第一电极位于所述绝缘介质层之上，所述第二电极位于所述耐压层之下。
[0010]根据本发明上述实施例的垂直MOS功率器件形成方法中，通过去除了整个或者部分形成米勒电容的栅极，米勒电容明显减小，从而消除或明显减小第二电极电压变化对栅极电压的反馈作用，从而避免或者减小了开关过程中的米勒平台和振荡现象，缩短器件开关时间，提高器件开关速度，减少开关损耗，使得功率器件更加安全可靠。此外，该实施例的垂直MOS功率器件形成方法还具有工艺简单、成本低等优点。
【附图说明】
[0011]图1是传统的平面型垂直MOS功率器件的结构示意图。
[0012]图2是传统的沟槽型垂直MOS功率器件的结构示意图。
[0013]图3是本发明实施例的平面型垂直MOS功率器件的结构示意图。
[0014]图4是本发明实施例的沟槽型垂直MOS功率器件的结构示意图。
[0015]图5是本发明实施例的平面型垂直MOS功率器件形成方法的流程图。
[0016]图6是本发明实施例的沟槽型垂直MOS功率器件形成方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0018]本发明第一方面提出一种平面型垂直MOS功率器件。图3是本发明实施例的平面型垂直MOS功率器件的结构示意图。
[0019]如图3所示，该实施例的平面型垂直MOS功率器件可以包括:耐压层301、多个第一掺杂类型阱区302、多个第二掺杂类型源区303、平面栅氧层304、平面栅极层305、绝缘介质层306、第一电极307以及第二电极(图中未画出),多个第一掺杂类型讲区302位于耐压层301的顶部。多个第一掺杂类型阱区302与耐压层301的掺杂类型相反。多个第二掺杂类型