[發明專利]在SGT MOSFET中靈活調節CRSS以平滑波形避免直流-直流器件中電磁干擾

有效

• 申請號: 201310290017.0
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103633068A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 潘繼;伍時謙;安荷·叭剌;王曉彬
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L23/552
• 分類號: H01L23/552;H01L29/40;H01L21/336
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明主要關于半導體功率器件。更確切的說，本發明是關于帶有靈活調節Crss的功率器件的新型改良的制備工藝和器件結構，以便平滑波形，避免增強型直流-直流器件的屏蔽柵溝槽（SGT）MOSFET中的電磁干擾。?

背景技術

本專利申請案為共同發明人的三個共同待決申請的部分連續（CIP）申請案：于2009年8月14日提交的申請號為US12/583192的申請案；于2009年8月14日遞交的US12/583191以及于2011年1月28日遞交的US13/016804的申請案。本申請案也是共同發明人的另一個共同待決的延續申請：于2011年4月28日遞交的US13/066947的部分連續（CIP）申請案。申請案US13/066947為分案申請，要求于2006年2月17日遞交的另一個申請案US11/356944（專利號為US7633119且已公布）和共同發明人于2009年12月11日遞交的共同待決的申請案US12/653355的優先權。特此引用下列專利申請案US11/356944、US12/653355、US12/583192、US12/583191、US13/016804以及US13/066947的內容，以作參考。?

設計和制備用于直流-直流應用的功率器件的傳統技術，由于相位節點的峰值電壓很低，因此仍然面臨許多困難，尤其是對效率較高的直流-直流器件來說，要求相位節點的峰值電壓比80%的額定漏源電壓（VDS）都低，從而避免電磁干擾（EMI）。這些技術問題通常對器件性能產生了限制以及負面影響。?

此外，通過屏蔽柵（SGT）結構降低功率半導體器件中柵漏電容Cgd的傳統技術，仍然遇到了其他技術局限和難題。確切地說，設置在傳統的SGT器件中溝槽底部的源極電極，通過半導體功率器件的邊緣區域，連接到源極電壓上。這不可避免地增大了源極電極電阻。此外，這種連接需要許多額外的掩膜，增加了制備的成本。許多獲得專利權的發明已經提出了這種結構。?

Baliga在專利US5998833中提出了一種DMOS晶胞，如圖1A所示。源極電極位于溝槽柵極下方，以降低柵漏電容。DMOS晶胞的柵極被分成兩個部分。柵漏重疊區對電容的影響被消除，從而降低了柵漏電容。?

在美國專利6690062中，提出了如圖1B所示的MOSFET器件，通過在邊緣區中制備一個屏蔽電極，來改善晶體管結構的開關動作。屏蔽電極至少包圍著一段有源晶胞陣列。在邊緣柵極結構和漏極區之間有電容。位于邊緣區中的屏蔽電極降低了邊緣柵極結構和漏?極區之間的電容，從而降低了晶體管的柵漏電容C_GD。?

在美國專利6891223中，Krumrey等人提出了一種含有晶體管晶胞的晶體管，晶體管晶胞沿半導體襯底中的溝槽設置，兩個或多個電極結構設置在溝槽中。此外，金屬化結構設置在襯底表面上方，如圖1C所示。溝槽延伸到晶體管的非有源邊緣區中。電極結構及其相應的金屬化之間的電連接，建立在邊緣區中。?

然而，包含晶體管結構的上述專利及說明書，仍然遇到一個普遍的難題，就是設置在傳統的SGT器件中溝槽底部上的源極電極，通過半導體功率器件的邊緣區，連接到源極電壓上。由于對高頻開關功率器件的需求越來越大，所以迫切需要解決上述技術難題與局限的有效方案。對于MOSFET和IGBT等功率晶體管來說，新型器件結構和制備工藝必須降低這些開關功率器件的柵極和漏極之間的限速電容。?

另外，必須通過將頂部柵極部分下方的屏蔽電極連接到源極上，改善傳統的結構，以滿足相位節點對低峰值電壓的要求，并且避免直流-直流應用時功率器件中的電磁干擾問題。?

因此，在功率半導體器件設計和制備領域中，十分有必要提出一種功率器件的新制備方法和器件結構，從而解決上述困難和局限。?

發明內容

因此，本發明的一個方面在于，提出了一種新型、改良的帶有屏蔽柵溝槽（Shield?gate?trench，簡稱SGT）結構的半導體功率器件，一部分底部屏蔽的電極連接到源極金屬，還有一部分底部屏蔽電極連接到柵極金屬，以便滿足相位節點的低峰值電壓要求，并且避免直流-直流應用時功率器件中的電磁干擾問題，從而解決了上述難題。?

確切地說，本發明的一個方面在于，提出了一種新型、改良的帶有屏蔽柵溝槽（SGT）結構的半導體功率器件，一部分底部屏蔽的電極連接到源極金屬，還有一部分底部屏蔽電極連接到柵極金屬。新型結構配置在低端MOSFET中，提高Crss，產生部分用于穿通的晶胞，從而達到降低相位節點峰值環的目的。?