[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

本發明提供一種可調電容的屏蔽柵MOSFET器件，包括第一導電類型重摻雜半導體襯底、金屬化漏極電極、第一導電類型輕摻雜半導體外延層、第二導電類型半導體基區、第一導電類型重摻雜半導體源區、第二導電類型重摻雜半導體體區、金屬化源極電極、溝槽、柵氧化層、多晶硅柵電極、介質隔離層、絕緣介質隔離層、多晶硅屏蔽柵、介質層，多晶硅屏蔽柵和屏蔽柵電壓控制模塊相連，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。

技術領域

本發明提供一種能通過外電路調節屏蔽柵電位的SGT MOSFET，從而實現柵漏電容與柵源電容及其比例的調節，屬于功率半導體器件及應用領域。

背景技術

屏蔽柵溝槽金屬氧化物半導體場效應晶體管(Shielded Gate Trench Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,SGT MOSFET)是一種典型的溝槽型MOSFET，具有傳統Trench MOSFET低導通損耗的優點，同時具有更低的開關損耗，因此，SGTMOSFET在中低壓功率半導體領域獨樹一幟，特別是新能源電動車、新型光伏發電、節能家電等領域的電機驅動系統、逆變器系統及電源管理系統中，是核心的功率控制器件，市場前景非常廣闊，眾多國內外半導體公司已經在該結構上發展多代產品。

隨著綠色節能理念在全球范圍內的確立與推進，功率半導體器件的能量損耗越來越受到重視。功率MOSFET的能量損耗一方面來自于導通損耗，另一方面來自于開關損耗。功率MOSFET器件的導通損耗與導通電阻有關，導通電阻越小，導通損耗越低；功率MOSFET器件的開關損耗與開關速度有關，開關速度越快，大電流與高電壓同時作用于器件上的時間越短，開關損耗越小。SGT MOSFET采用電荷平衡原理，與高壓領域的Super Junction MOSFET類似，通過屏蔽柵增強溝槽之間的橫向耗盡，這樣就可以提高外延層摻雜濃度，減小導通電阻。與傳統Trench MOSFET相比，SGT MOSFET還利用屏蔽柵屏蔽掉絕大部分柵漏電荷Qgd，并將其轉換為柵源電荷Qgs，降低了Cgd/Ciss，改善了器件的dv/dt能力，同時，采用屏蔽柵結構能夠明顯降低柵電荷Qg，提高器件的開關的速度，降低開關損耗。因此，SGT MOSFET具有出色的FOM(R_DS*Qg)值。

在實際應用中，隨著應用環境的改變，對功率MOSFET的開關損耗和dv/dt能力有著不同的要求，而傳統SGT MOSFET是一種三端器件，屏蔽柵電極與源極或者柵極相連，Cgd/Ciss值在制造器件時就已經確定，開關損耗和dv/dt能力不能隨應用環境的改變去調節。因此，為了滿足不同應用環境的要求，需要一種可以調節柵漏電容和柵源電容及dv/dt能力的SGT MOSFET。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明提供一種可以通過外電路調節電容與dv/dt能力的SGT MOSFET器件。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：