平面栅和沟槽栅的MOSFET的导通电阻构成

因为其栅极都是在外延表面生长出来的平面结构所以都统称为平面栅MOSFET。还有另外一种结构是把栅极构建在结构内部，挖出来的沟槽里面，叫做沟槽型MOSFET。针对两种不同的结构，对其导通电阻的构成进行简单的分析介绍。

Rds(on)是MOSFET工作（启动）时，漏极D和源极S之间的电阻值，单位是欧姆。对于同类MOSFET器件，Rds(on)数值越小，工作时的损耗（功率损耗）就越小。

首先是平面栅的MOSFET，其基本结构以及电流走向示意图如下图所示（这里纠正一下，上一篇中的电压标反了）：

其导通电阻主要由RCS、RN+、RCH、RA、RJFET、RD、RSUB、RCD这8部分组成。

其结构位置如下图所示：

RCS：源接触电子，是最上面源极金属层与半导体接触的接触面产生的接触电阻，其计算表达式如下所示；

ρc：元胞结构内每个N+源区的接触电阻；

WC：接触口窗口宽度；

WS：N+源区离子注入窗口宽度；

Z：图中横截面垂直方向的元胞长度；

通常采用低势垒的金属接触，比如钛或者钛硅化物来降低特征接触电阻。

RN+：源区电阻，电流流过的N+区域内，存在一个区域电阻，其计算表达式如下所示：

RCH：沟道电阻，顾名思义在沟道内部产生的电阻，导通电阻不仅仅指沟道形成电流通路时候的沟道电阻，其构成还有其他部分，其计算表达式如下所示：

RA：积累电阻，位于沟道边缘与JFET区域中间，其计算表示如下所示：

RJFET：JFET区域电阻，JFET叫做结型场效应管，在图中位于两个P型区域中间的区域，当中间出现夹断的情况，电流就断了。其计算表达式如下所示：

RD：漂移区电阻，在器件的结构中对应的是外延层，整个区域是用来挡耐压用的，其计算表达式如下所示：

RSUB：N+衬底电阻，其计算表达式如下所示：

RCD：漏接触电阻，通常采用低势垒的金属接触，钛作为接触层，镍作为阻挡层，银层作为焊料层。

接下来我们来看看沟槽结构的构成情况，首先来看看沟槽的基本结构以及对应的电流流向示意图，如下图所示：

沟槽栅和平面栅都是垂直导电型的MOSFET，两种不同的技术路线，沟槽栅晚出现，两者在结构上面有相似之处。源极在顶层，漏极在底层，两者的区别在栅极。平面栅的栅极在平面平铺的，沟槽的栅极是向内挖出一个槽，然后在这个槽里面填入氧化硅，这个工序叫做栅极氧化，对应图中的紫色部分。然后在构建蓝色部分对应的栅极，实际工艺中使用的栅极材料是多晶硅。黄色区域对应的栅极加压之后形成的沟道，电流从沟道向上穿过向源极流动。

沟槽栅的主要由RCS、RN+、RCH、RA、RD、RSUB、RCD等7大部分构成：

其在元胞中的位置示意如下图所示：

和平面栅的MOSFET相比，沟槽栅MOSFET通过构建沟槽结构，穿过了P型基区的最下端，形成的沟道位于N+源极与N漂移区之间，消除了JFET区域，也消除了JFET电阻，因此总的特征电阻减小了一部分。

另外沟槽栅的结构是的元胞的节的间距可以比平面栅的更小，从而进一步减小了总的电阻，使得沟槽的电阻进一步降低。因此沟槽的SiC MOSFET能够做到更小的导通电阻值，功耗大大降低。但是其挖槽的工艺难度、复杂度提高，带来的就是良率和成本的问题。