[發明專利]可調電容的屏蔽柵MOSFET器件

有效

• 申請號: 201910848429.9
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110890427B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 任敏;駱俊毅;譚鍵文;李澤宏;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學廣東電子信息工程研究院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H03K19/00;H03K19/003;H03K19/094
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種可調電容的屏蔽柵MOSFET器件，其特征在于：包括第一導電類型重摻雜半導體襯底(2)；位于第一導電類型重摻雜半導體襯底(2)背面的金屬化漏極電極(1)；位于第一導電類型重摻雜半導體襯底(2)正面的第一導電類型輕摻雜半導體外延層(3)；第一導電類型輕摻雜半導體外延層(3)頂部兩側分別具有第二導電類型半導體基區(4)；第二導電類型半導體基區(4)中分別具有第一導電類型重摻雜半導體源區(6)和第二導電類型重摻雜半導體體區(5)；第一導電類型重摻雜半導體源區(6)和第二導電類型重摻雜半導體體區(5)均與金屬化源極電極(11)相接觸；溝槽(13)從上至下依次穿過第一導電類型重摻雜半導體源區(6)和第二導電類型半導體基區(4)，延伸至第一導電類型輕摻雜半導體外延層(3)中；所述溝槽(13)的上部側壁覆蓋了柵氧化層(7)；所述柵氧化層(7)，分別與第二導電類型半導體基區(4)和第一導電類型重摻雜半導體源區(6)的側面直接接觸；所述柵氧化層(7)內部具有多晶硅柵電極(8)，所述多晶硅柵電極(8)與金屬化源極電極(11)之間由介質隔離層(9)隔離；所述溝槽(13)的下部側壁和底部覆蓋了絕緣介質隔離層(12)，所述絕緣介質隔離層(12)內部具有多晶硅屏蔽柵(10)；所述多晶硅柵電極(8)與多晶硅屏蔽柵(10)之間由介質層(14)相隔離；所述多晶硅屏蔽柵(10)和屏蔽柵電壓控制模塊相連，所述屏蔽柵電壓控制模塊根據不同的應用環境需求，產生輸出電壓，使得多晶硅屏蔽柵(10)的電位發生變化，從而調整器件的柵漏電容和柵源電容及兩者之間的比例，進而控制器件的開關損耗和dv/dt能力；

所述屏蔽柵電壓控制模塊的輸出電壓Vref是雙極晶體管B3基極發射極電壓V_BE3和電阻R3電壓V_R3之和；

所述屏蔽柵電壓控制模塊包括第一類型MOS管P1，第一類型MOS管P2，第一類型MOS管P3，第一類型MOS管P4，第一類型MOS管P5，第一類型MOS管P6，第二類型MOS管N1，第二類型MOS管N2，第二類型MOS管N3，第二類型MOS管N4，第二類型MOS管N5，第二類型MOS管N6，第一類型三極管B1，第一類型三極管B2，第一類型三極管B3，第一電阻R1，第二電阻R2，第三電阻R3；其中，P1的柵極分別與P2的柵極、P3的柵極和P4的柵極相連，P1的源極與電壓源相連，P1的漏極與N3漏極相連；P2的柵極分別與P1的柵極、P3的柵極和P4的柵極相連，P2的源極與電壓源相連，P2的漏極分別與B1的集電極、N1的柵極和N4的漏極相連；P3的柵極分別與P1的柵極、P2的柵極和P4的柵極相連，P3的源極與電壓源相連，P3的漏極分別與N2的柵極、N5的漏極和R2的相連；P4的柵極分別與P1的柵極、P2的柵極、P3的柵極和N6的漏極相連，P4的源極與電壓源相連，P4的漏極與和R3相連；P5的柵極分別與P6的柵極和N2的漏極相連，P5的源極與電壓源相連，P5的漏極分別與P1的柵極、P2的柵極、P3的柵極、P4的柵極和N1的漏極相連；P6的柵極分別與P5的柵極、P6的漏極和N2的漏極相連，P6的源極與電壓源相連，P6的漏極分別與P5的柵極、P6的柵極和N2的漏極相連；N1的柵極分別與P2的漏極、B1的集電極和N4的漏極相連，N1的源極分別與R1和N2的源極相連，N1的漏極分別與P1的柵極、P2的柵極、P3的柵極、P4的柵極和P5的漏極相連；N2的柵極分別與P3的漏極、N5的漏極和R2相連，N2的源極分別與R1和N1的源極相連，N2的漏極分別與P5的柵極、P6的柵極和P6的漏極相連；N3的柵極分別與N4的柵極、N5的柵極、N6的柵極和N3的漏極相連，N3的源極與地相連，N3的漏極分別與N3的柵極、N4的柵極、N5的柵極、N6的柵極和P1的漏極相連；N4的柵極分別與N3的柵極、N3的漏極、N5的柵極和N6的柵極相連，N4的源極與地相連，N4的漏極分別與N1的柵極、P2的漏極和B1的集電極相連；N5的柵極分別與N3的柵極、N3的漏極、N4的柵極和N6的柵極相連，N5的源極與地相連，N5的漏極分別與N2的柵極、P3的漏極和R2相連；N6的柵極與N3的柵極、N3的漏極、N4的柵極和N5的柵極相連，N6的源極與地相連，N6的漏極分別與P1的柵極、P2的柵極、P3的柵極和P4的柵極相連；B1的基極分別與B1的集電極、P2的漏極、N1的柵極和N4的漏極相連，B1的集電極分別于B1的基極、P2的漏極、N1的柵極和N4的漏極相連，B2的發射極與地相連；B2的基極分別與B2的集電極和R2相連，B2的集電極分別與B2的基極和R2相連，B2的發射極與地相連；B3的基極分別與B3的集電極和R3相連，B3的集電極分別與B3的基極和R3相連；R1的一端分別與N1的源極和N2的源極相連，R1的另一端與地相連；R2的一端分別與P3的漏極、N2的柵極和N5的漏極相連，R2的另一端分別與B2的基極和B2的集電極相連；R3的一端與P4的漏極相連，R3的另一端分別與R3的基極和R3的集電極相連；

或者所述屏蔽柵電壓控制模塊包括第一類型MOS管P1，第一類型MOS管P2，第一類型MOS管P3，第一類型MOS管P4，第一類型MOS管P5，第一類型MOS管P6，第一類型MOS管P7，第一類型MOS管P8，第一類型MOS管P9，第一類型MOS管P10，第二類型MOS管N1，第二類型MOS管N2，第二類型MOS管N3，第二類型MOS管N4，第二類型MOS管N5，第二類型MOS管N6，第二類型三極管B1，第二類型三極管B2，第二類型三極管B3，第二類型三極管B4，第二類型三極管B5，第二類型三極管B6，第一電阻R1，第二電阻R2；P1的柵極分別與P1的源極、P3的柵極和N1的漏極相連，P1的源極分別與P1的柵極、P3的柵極和N1的漏極，P1的漏極與電壓源相連；P2的柵極分別與P3的漏極和P4的柵極相連，P2的源極與電壓源相連，P2的漏極分別與P3的源極和P5的柵極相連；P3的柵極分別與P1的柵極、P1的源極和N1的漏極相連，P3的源極分別與P2的漏極和P5的柵極相連，P3的漏極分別與P2的柵極、P4的柵極和N2的漏極相連；P4的柵極分別與P2的柵極、P3的漏極和N2的漏極相連，P4的源極分別與P9的柵極和電壓源相連，P4的漏極分別與P5的源極和P7的柵極相連；P5的柵極分別與P2的漏極和P3的源極相連，P5的源極分別與P4的漏極和P7的柵極相連，P5的漏極分別與P6的柵極和N3的漏極相連；P6的柵極分別與P5的漏極和N3的漏極相連，P6的源極與電壓源相連，P6的漏極分別與P7的源極和P10的柵極相連；P7的柵極分別與P4的漏極和P5的源極相連，P7的源極分別與P6的漏極和10的柵極相連，P7的漏極與N4的漏極相連；P8的柵極與地相連，P8的源極與電壓源相連，P8的漏極分別與N5的漏極、N5的柵極和N6的漏極相連；P9的柵極分別與P4的源極和電壓源相連，P9的源極與電壓源相連，P9的漏極與P10的源極相連；P10的柵極分別與P6的漏極和P7的源極相連，P10的源極與P9的漏極相連，P10的漏極與R2相連；N1的柵極分別與N2的源極和B2的發射極相連，N1的源極與B1的發射極相連，N1的漏極分別與P1的柵極、P3的柵極和P1的源極相連；N2的柵極分別與N3的源極和R1相連，N2的源極分別與N1的柵極和B2的發射極相連，N2的漏極分別與P2的柵極、P4的柵極和P3的漏極相連；N3的柵極分別與N4的柵極和N5的源極相連，N3的源極分別與N2的柵極和R1相連，N3的漏極分別與P5的漏極和P6的柵極相連；N4的柵極分別與N3的柵極和N5的源極相連，N4的源極分別與N6的柵極和B4的發射極相連，N4的漏極與P7的漏極相連；N5的柵極分別與P8的漏極、N5的漏極和N6的漏極相連，N5的源極分別與N3的柵極和N4的柵極相連，N5的漏極分別與P8的漏極、N5的柵極和N6的漏極相連；N6的柵極分別與N4的源極和B4的發射極相連，N6的源極與B5的發射極相連，N6的漏極分別與P8的漏極、N5的柵極和N5的漏極相連；B1的發射極與N1的源極相連，B1的基極與地相連，B1的集電極與地相連；B2的發射極分別與N1的柵極和N2的源極相連，B2的基極與地相連，B2的集電極與地相連；B3的發射極與R1相連，B3的基極與地相連，B3的集電極與地相連；B4的發射極分別與N4的源極和N6的柵極相連，B4的基極與地相連，B4的集電極與地相連；B5的發射極與N6的源極相連，B5的基極與地相連，B5的集電極與地相連；B6的發射極與R2相連，B6的基極與地相連，B6的集電極與地相連；R1的一端分別與N2的柵極和N3的源極相連，R1的另一端與B3的發射極相連；R2的一端與P10的漏極相連，R2的另一端與B6的發射極相連。