平面柵和溝槽柵的MOSFET的導通電阻構成

因為其柵極都是在外延表面生長出來的平面結構所以都統稱為平面柵MOSFET。還有另外一種結構是把柵極構建在結構內部，挖出來的溝槽里面，叫做溝槽型MOSFET。針對兩種不同的結構，對其導通電阻的構成進行簡單的分析介紹。

Rds(on)是MOSFET工作（啟動）時，漏極D和源極S之間的電阻值，單位是歐姆。對于同類MOSFET器件，Rds(on)數值越小，工作時的損耗（功率損耗）就越小。

首先是平面柵的MOSFET，其基本結構以及電流走向示意圖如下圖所示（這里糾正一下，上一篇中的電壓標反了）：

其導通電阻主要由RCS、RN+、RCH、RA、RJFET、RD、RSUB、RCD這8部分組成。

其結構位置如下圖所示：

RCS：源接觸電子，是最上面源極金屬層與半導體接觸的接觸面產生的接觸電阻，其計算表達式如下所示；

ρc：元胞結構內每個N+源區的接觸電阻；

WC：接觸口窗口寬度；

WS：N+源區離子注入窗口寬度；

Z：圖中橫截面垂直方向的元胞長度；

通常采用低勢壘的金屬接觸，比如鈦或者鈦硅化物來降低特征接觸電阻。

RN+：源區電阻，電流流過的N+區域內，存在一個區域電阻，其計算表達式如下所示：

RCH：溝道電阻，顧名思義在溝道內部產生的電阻，導通電阻不僅僅指溝道形成電流通路時候的溝道電阻，其構成還有其他部分，其計算表達式如下所示：

RA：積累電阻，位于溝道邊緣與JFET區域中間，其計算表示如下所示：

RJFET：JFET區域電阻，JFET叫做結型場效應管，在圖中位于兩個P型區域中間的區域，當中間出現夾斷的情況，電流就斷了。其計算表達式如下所示：

RD：漂移區電阻，在器件的結構中對應的是外延層，整個區域是用來擋耐壓用的，其計算表達式如下所示：

RSUB：N+襯底電阻，其計算表達式如下所示：

RCD：漏接觸電阻，通常采用低勢壘的金屬接觸，鈦作為接觸層，鎳作為阻擋層，銀層作為焊料層。

接下來我們來看看溝槽結構的構成情況，首先來看看溝槽的基本結構以及對應的電流流向示意圖，如下圖所示：

溝槽柵和平面柵都是垂直導電型的MOSFET，兩種不同的技術路線，溝槽柵晚出現，兩者在結構上面有相似之處。源極在頂層，漏極在底層，兩者的區別在柵極。平面柵的柵極在平面平鋪的，溝槽的柵極是向內挖出一個槽，然后在這個槽里面填入氧化硅，這個工序叫做柵極氧化，對應圖中的紫色部分。然后在構建藍色部分對應的柵極，實際工藝中使用的柵極材料是多晶硅。黃色區域對應的柵極加壓之后形成的溝道，電流從溝道向上穿過向源極流動。

溝槽柵的主要由RCS、RN+、RCH、RA、RD、RSUB、RCD等7大部分構成：

其在元胞中的位置示意如下圖所示：

和平面柵的MOSFET相比，溝槽柵MOSFET通過構建溝槽結構，穿過了P型基區的最下端，形成的溝道位于N+源極與N漂移區之間，消除了JFET區域，也消除了JFET電阻，因此總的特征電阻減小了一部分。

另外溝槽柵的結構是的元胞的節的間距可以比平面柵的更小，從而進一步減小了總的電阻，使得溝槽的電阻進一步降低。因此溝槽的SiC MOSFET能夠做到更小的導通電阻值，功耗大大降低。但是其挖槽的工藝難度、復雜度提高，帶來的就是良率和成本的問題。