[發明專利]自適應電荷平衡的MOSFET技術

有效

• 申請號: 201380073977.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN105027290B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 納維恩·蒂皮勒內尼;迪瓦·N·巴達納亞克
• 申請（專利權）人: 維西埃-硅化物公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;馮永貞

自適應電荷平衡的MOSFET器件包括場板堆疊、柵極結構、源極區、漏極區和體區。柵極結構包括被柵極絕緣體區包圍的柵極區。場板堆疊包括多個場板絕緣體區、多個場板區和場環區。多個場板通過相應的場板絕緣體被彼此分開。體區被設置在柵極結構、源極區、漏極區和場環區之間。每兩個或更多個場板被耦接到場環。

相關申請的交叉引用

本申請與2012年12月31日提交的、序列號為13/732,284的美國專利申請相關并要求其優先權，該美國申請通過引用完全的并入本文。

背景技術

大多數電子電路的重要電路元件是晶體管。有許多的晶體管族，例如雙極結型晶體管和場效應晶體管。一個重要的晶體管族是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。有的MOSFETs供微弱信號應用使用以及其他被設計用于功率應用。普通的功率MOSFET是垂直的或溝槽式MOSFET。參考圖1，示出了根據現有技術的基本的溝槽式MOSFET。所示出的溝槽式MOSFET 100的結構通常被稱為條形單元MOSFET。條形溝槽式MOSFET 100包括源極接觸(未示出)，多個源極區110，多個柵極區115，多個柵極絕緣體區120，多個體區125，漂移區130，漏極區135，以及漏極接觸(未示出)。

體區125被設置在漂移區130之上與漏極區135相對。源極區110、柵極區115和柵極絕緣體區120被設置在體區125內。柵極區115和柵極絕緣體區120形成為大體上平行細長的結構。每個柵極絕緣體區120圍繞相應的柵極區115，將柵極區115自其周圍的區域110、125、130電性地隔離。柵極區115被耦接，以形成器件100的公共柵極。源極區110形成為沿柵極絕緣體區120的周圍大體上平行細長的結構。通過源極接觸將源極區110耦接在一起，以形成器件100的公共源極。源極接觸也耦接源極區110到體區125。

源極區110和漏極區135為重摻雜n型(N+)半導體，例如摻雜磷或砷的硅。漂移區130是輕摻雜n型(N-)半導體，例如摻雜磷或砷的硅。體區125是P型摻雜半導體，例如摻雜硼的硅。柵極區115是重摻雜n型(N+)半導體，例如摻雜磷的多晶硅。柵極絕緣體區120可以是介電層，例如二氧化硅。

當柵極區115相對于源極區110的電位提高到器件100的閾值電壓之上時，則沿柵極絕緣體區120的周邊的體區125中產生導電溝道。條形溝槽式MOSFET 100隨后將在漏極區135和源極區110之間傳導電流，因此，器件100處于導通狀態(On-state)。

當柵極區125的電位降低到閾值電壓以下時，溝道不再產生。因此，被施加在漏極區135和源極區110之間的電位差將不會引起電流在其之間流過。因此，器件100處于關閉狀態(OFF-state)，并且通過體區125和漏極區135形成的結供應施加在源極和漏極兩端的電壓。

條形溝槽式MOSFET 100的溝道寬度是多個源極區110的寬度的函數。因此，條形溝槽式MOSFET 100提供大的溝道寬度與長度比。因此，條形溝槽式MOSFET 100可以被用于功率MOSFET有利于地應用，如脈沖寬度調制(PWM)電壓調節器中的開關元件。

現有技術中，有許多改進的MOSFET被制作以提升器件的性能。例如，溝槽式MOSFET可被修改成包括超結、具有厚氧化物的源極區、結合厚的柵-漏氧化物降低導體路徑的漏極，和類似物。