VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管,VerticalDouble-DiffusedMOSFET)是一种功率半导体器件。
一、VDMOS名称由来
垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管
垂直:由于漏极在器件底部,漏极与源极间电流垂直流动。
双扩散:P-基区和N+源区由扩散工艺得到。
金属氧化物半导体:器件从上到下依次是金属(栅极)、氧化物(栅氧)、半导体(硅)
二、VDMOS结构
N+衬底
重掺杂的硅衬底,电阻率极低,与背面金属形成欧姆接触,作为漏极的引出端。
N-外延层
轻掺杂的硅外延层,生长在N+衬底上,厚度和掺杂浓度由器件耐压(击穿电压)设计决定,电阻率较高,形成漂移区。
P-基区
通过离子注入和扩散工艺在N-外延层中形成的P型区域。
P+基区
在P-基区表面进一步注入重掺杂P型杂质,与正面金属形成欧姆接触,与N+源区短接。
N+源区
在P-基区表面进一步注入重掺杂N型杂质,与正面金属形成欧姆接触,形成源极的引出区域。
栅极
覆盖在P基区和N+源区上方的多晶硅或金属电极,下方是一层薄二氧化硅(SiO₂)绝缘层,与半导体表面隔离。
三、VDMOS工作原理
开通状态
当VGS>VTH时,由于栅极电场作用,将P-基区中的电子(少子)吸引到半导体表面,形成N型反型层,连接N⁺源区和N⁻外延层,成为源极到漏极的导电通道。这时施加漏-源电压VDS,在电场的作用下电子从源极流经导电沟道进入N⁻外延层,垂直向下流向漏极(N⁺衬底),形成由漏极指向源极电流(如下图)。
关断状态
当VGS
注:
可以把栅极理解为开关(控制源极与漏极之间电流)。
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