一种具有低反向恢复电荷的AC-SJMOS及制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种具有低反向恢复电荷的ac-sjmos及制备方法。

背景技术：

1、sj mos英文全称为super junction mosfet，即超结mosfet（金属氧化物半导体场效应晶体管），其具有低电阻和高电压能力的特点。相较于传统的普通mosfet，sj mos采用了特殊的结构设计，能够实现更好的性能。sj mos的结构包括p型和n型沟道之间的pn结构，并在沟道区域之间交叉排列多个pn结，比如会在漂移区设置交替排列的n-pillar和p-pillar。这种结构可以提高器件的电压能力和电流承载能力，同时降低导通电阻，减小开关损耗。sj mos常用于高电压应用中，如电源转换器、电动汽车、工业电机驱动器等。

2、然而，sj mos在体二极管反向导通时存在较差的反向恢复特性。当给sj mos漏极施加负电位，源极施加正电位时，sj mos内部存在的体二极管会反向导通。在体二极管会反向导通时，sj mos的n+衬底的电子会经n-drift区注入到p-pillar，在p-pillar中形成少子，从而造成较大的反向恢复电流，导致较大的功耗，影响器件在整流和高频中的使用。

技术实现思路

1、为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos及制备方法，能够减少sj mos中的反向恢复电荷，优化sj mos的反向恢复特性，降低sj mos的功耗。

2、本发明提供了一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，包括：

3、栅极扩展结构；

4、栅极扩展结构包括第一栅极、第一n柱、p+层以及第一衬底；

5、第一衬底位于漏极上方，并与漏极和p+层邻接；

6、p+层位于第一衬底和第一n柱之间，并与第一n柱邻接；

7、第一n柱位于第一栅极和p+层之间，并与第一栅极邻接；

8、第一栅极位于第一n柱上方。

9、在一种可能实施的方式中，具有低反向恢复电荷的ac-sj mos还包括氧化层；

10、氧化层位于所述栅极扩展结构与第二n柱、第二衬底之间，并与所述栅极扩展结构、所述第二n柱和所述第二衬底邻接。

11、在一种可能实施的方式中，第一n柱的掺杂浓度为1*1015-5*1015cm-3。

12、在一种可能实施的方式中，第一n柱的宽度为2-6um。

13、在一种可能实施的方式中，氧化层的厚度为0.1-1um。

14、在一种可能实施的方式中，p+层的掺杂浓度为3*1016-8*1016cm-3。

15、在一种可能实施的方式中，p+层的厚度为0.5-5um。

16、在一种可能实施的方式中，第一衬底的厚度为0.5-5um。

17、在一种可能实施的方式中，具有低反向恢复电荷的ac-sj mos还包括第二栅极、源极、第二n柱、p柱、第二衬底、漏极、n+区和体区；

18、漏极位于第一衬底和第二衬底下方；

19、第二衬底位于第二n柱和p柱下方；

20、第二n柱位于第二栅极下方；

21、p柱位于源极下方；

22、n+区位于源极下方；

23、体区位于栅极和源极下方；

24、源极位于n+区和体区上方；

25、第二栅极位于n柱、n+区和体区上方。

26、本发明还提供了一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos制备方法，方法包括：

27、在同一块晶圆上制备掺杂浓度不同的第一衬底和第二衬底；

28、在第一衬底和第二衬底上方外延形成p+层、第一n柱、第二n柱和p柱；

29、蚀刻第一n柱和第二n柱的接触面形成沟槽，在沟槽中填充氧化层；

30、在p柱上层离子注入形成n+区和体区；

31、沉积漏极、第一栅极、第二栅极和源极。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

33、本发明公开了一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，包括栅极扩展结构，其中栅极扩展结构包括第一栅极、第一n柱、p+层以及第一衬底。第一衬底位于漏极上方，并与漏极和p+层邻接；p+层位于第一衬底和第一n柱之间，并与第一n柱邻接；第一n柱位于第一栅极和p+层之间，并与第一栅极邻接；第一栅极位于n柱上方。

34、本发明提供的具有低反向恢复电荷的ac-sj mos在传统的sj mos基础上将左侧的p-pillar（p柱）和源极部分变为栅极扩展结构，减少了p-pillar的数量，进而减少了sj mos反向导通时在p-pillar中积累的电子，相较于传统的sj mos减少了反向恢复电荷，优化了反向恢复特性，使得器件的反向恢复电流更小，降低了器件的功耗，使得器件在整流和高频中的应用可靠性更高、效果更好。

35、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

技术特征：

1.一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，包括：栅极扩展结构；

2.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，还包括：氧化层；

3.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述第一n柱的掺杂浓度为1*1015-5*1015cm-3。

4.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述第一n柱的宽度为2-6um。

5.根据权利要求2所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述氧化层的厚度为0.1-1um。

6.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述p+层的掺杂浓度为3*1016-8*1016cm-3。

7.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述p+层的厚度为0.5-5um。

8.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，所述第一衬底的厚度为0.5-5um。

9.根据权利要求1所述的一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos，其特征在于，还包括：第二栅极、源极、第二n柱、p柱、第二衬底、漏极、n+区和体区；

10.一种具有低反向恢复电荷的ac-sj mos制备方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种具有低反向恢复电荷的AC‑SJ MOS及制备方法，具有低反向恢复电荷的AC‑SJ MOS包括栅极扩展结构，其中栅极扩展结构包括第一栅极、第一N柱、P+层以及第一衬底。第一衬底位于漏极上方，并与漏极和P+层邻接；P+层位于第一衬底和第一N柱之间，并与第一N柱邻接；第一N柱位于第一栅极和P+层之间，并与第一栅极邻接；第一栅极位于N柱上方。本发明提供的具有低反向恢复电荷的AC‑SJ MOS在传统的SJ MOS基础上设置栅极扩展结构，减少了P柱的数量，进而减少了反向导通时在P柱中积累的电子，减少了反向恢复电荷，优化了反向恢复特性，使得器件的反向恢复电流更小，降低了器件的功耗。

技术研发人员：贺俊杰
受保护的技术使用者：深圳天狼芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6