[实用新型]一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管

说明书

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，尤其涉及一种功率金属氧化物半导体场效应晶体 管。

背景技术

沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管(TrenchMOSFET)是近几年迅速发展起来的新 型功率器件。沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管(TrenchMOSFET)比双极型功率器件 具有更多优良性能，例如：高输入阻抗，低驱动电流，没有少子存储效应，开关速度快，工 作频率高，具有负的电流温度系数，并有良好的电流自调节能力，可有效地防止电流局部集 中和热点的产生，电流分布均匀，容易通过并联方式增加电流容量，具有较强的功率处理能 力，热稳定性好，安全工作区大，没有二次击穿等，已广泛应用于各种电子设备中，如高速 开关电路，开关电源，不间断电源，高功率放大电路，高保真音响电路，射频功放电路，电 力转换电路，电机变频电路，电机驱动电路，固体继电器，控制电路与功率负载之间的接口 电路等。

传统沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管(TrenchMOSFET)的具体结构，结合图1， 以NMOS为例，硅片100背面作为漏电极110，硅片100上制造外延层101，在外延层101中 挖沟槽102，在沟槽102中生长一层栅氧化层103，然后再淀积多晶硅栅电极104，在多晶硅 栅电极104和源电极109之间有隔离层107(BPSG)。在外延层103中离子注入体区105的P 型杂质和源区106的N型杂质，欧姆接触区108的P型杂质的浓度相对体区105的杂质浓度 更高。

但是，这种传统结构的沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管(TrenchMOSFET)会限 制器件的耐压。若提高器件的击穿电压，则需降低外延层101的掺杂浓度，器件的导通电阻 就会升高，功耗加大。同时，栅电极104、栅极氧化层103和漏极组成寄生电容，限制了晶 体管的开关速度，增大了晶体管的开关损耗。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，提高器件的耐压能力和 器件的开关速度，并且降低器件的导通电阻。

本实用新型提供一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，该晶体管包括外延层、体区、 栅电极和氧化层，外延层是预先生长的，并在外延层的顶面设有沟槽。体区位于沟槽之间， 并向外延层的底面方向延伸至预定位置。栅电极位于沟槽内，且平行于体区的延伸方向，栅 电极包括两个第一栅电极和位于第一栅电极之间的中央栅电极，第一栅电极的长度大于体区 深度，且小于中央栅电极的长度，中央栅电极，用于接低电位时，耗尽外延层和/或，接高 电位时，增强体区中的导通沟道和/或感应外延层的多数载流子。氧化层附于沟槽的底部、 侧壁和第一栅电极的侧表面。

进一步地，氧化层包括第一栅极氧化层和中央栅极氧化层，第一栅极氧化层位于沟槽的 上部侧壁及第一栅电极的侧表面，用于将第一栅电极和体区及中央栅电极隔开。中央栅极氧 化层位于沟槽的底部，并延伸于沟槽侧壁，止于第一栅电极的底面，用于电隔离中央栅电极 和外延层。

进一步地，中央栅极氧化层的厚度大于第一栅极氧化层的厚度。

进一步地，中央栅极氧化层的厚度值还大于设定值。

进一步地，中央栅电极连接低电位时，第一栅电极接零电位，用于电关闭晶体管。中央 栅电极连接高电位时，第一栅电极处于正向偏置，用于电开启晶体管。

进一步地，两个第一栅电极的顶面相齐平。

进一步地，栅电极的材质是多晶硅。

进一步地，位于同一沟槽的两个第一栅电极的顶面相齐平。

进一步地，晶体管还包括位于沟槽开口处的隔离氧化层，用于隔离栅电极。

进一步地，隔离氧化层包括硼磷硅玻璃、硅玻璃或磷硅玻璃。