[實用新型]一種功率金屬氧化物半導體場效應晶體管

有效

• 申請號: 201620036779.7
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN205319163U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 王新
• 申請（專利權）人: 晶科華興集成電路（深圳）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/423
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 李娜

技術領域

本實用新型屬于半導體器件技術領域，尤其涉及一種功率金屬氧化物半導體場效應晶體 管。

背景技術

溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管(TrenchMOSFET)是近幾年迅速發展起來的新 型功率器件。溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管(TrenchMOSFET)比雙極型功率器件 具有更多優良性能，例如：高輸入阻抗，低驅動電流，沒有少子存儲效應，開關速度快，工 作頻率高，具有負的電流溫度系數，并有良好的電流自調節能力，可有效地防止電流局部集 中和熱點的產生，電流分布均勻，容易通過并聯方式增加電流容量，具有較強的功率處理能 力，熱穩定性好，安全工作區大，沒有二次擊穿等，已廣泛應用于各種電子設備中，如高速 開關電路，開關電源，不間斷電源，高功率放大電路，高保真音響電路，射頻功放電路，電 力轉換電路，電機變頻電路，電機驅動電路，固體繼電器，控制電路與功率負載之間的接口 電路等。

傳統溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管(TrenchMOSFET)的具體結構，結合圖1， 以NMOS為例，硅片100背面作為漏電極110，硅片100上制造外延層101，在外延層101中 挖溝槽102，在溝槽102中生長一層柵氧化層103，然后再淀積多晶硅柵電極104，在多晶硅 柵電極104和源電極109之間有隔離層107(BPSG)。在外延層103中離子注入體區105的P 型雜質和源區106的N型雜質，歐姆接觸區108的P型雜質的濃度相對體區105的雜質濃度 更高。

但是，這種傳統結構的溝槽式金屬氧化物半導體場效應晶體管(TrenchMOSFET)會限 制器件的耐壓。若提高器件的擊穿電壓，則需降低外延層101的摻雜濃度，器件的導通電阻 就會升高，功耗加大。同時，柵電極104、柵極氧化層103和漏極組成寄生電容，限制了晶 體管的開關速度，增大了晶體管的開關損耗。

實用新型內容

本實用新型旨在提供一種功率金屬氧化物半導體場效應晶體管，提高器件的耐壓能力和 器件的開關速度，并且降低器件的導通電阻。

本實用新型提供一種功率金屬氧化物半導體場效應晶體管，該晶體管包括外延層、體區、 柵電極和氧化層，外延層是預先生長的，并在外延層的頂面設有溝槽。體區位于溝槽之間， 并向外延層的底面方向延伸至預定位置。柵電極位于溝槽內，且平行于體區的延伸方向，柵 電極包括兩個第一柵電極和位于第一柵電極之間的中央柵電極，第一柵電極的長度大于體區 深度，且小于中央柵電極的長度，中央柵電極，用于接低電位時，耗盡外延層和/或，接高 電位時，增強體區中的導通溝道和/或感應外延層的多數載流子。氧化層附于溝槽的底部、 側壁和第一柵電極的側表面。

進一步地，氧化層包括第一柵極氧化層和中央柵極氧化層，第一柵極氧化層位于溝槽的 上部側壁及第一柵電極的側表面，用于將第一柵電極和體區及中央柵電極隔開。中央柵極氧 化層位于溝槽的底部，并延伸于溝槽側壁，止于第一柵電極的底面，用于電隔離中央柵電極 和外延層。

進一步地，中央柵極氧化層的厚度大于第一柵極氧化層的厚度。

進一步地，中央柵極氧化層的厚度值還大于設定值。

進一步地，中央柵電極連接低電位時，第一柵電極接零電位，用于電關閉晶體管。中央 柵電極連接高電位時，第一柵電極處于正向偏置，用于電開啟晶體管。

進一步地，兩個第一柵電極的頂面相齊平。

進一步地，柵電極的材質是多晶硅。

進一步地，位于同一溝槽的兩個第一柵電極的頂面相齊平。

進一步地，晶體管還包括位于溝槽開口處的隔離氧化層，用于隔離柵電極。

進一步地，隔離氧化層包括硼磷硅玻璃、硅玻璃或磷硅玻璃。