[发明专利]折叠通道沟槽MOSFET

说明书

一种沟槽MOSFET器件包括本体区和源极区，凹凸部分沿MOSFET器件的通道宽度方向，使得本体区和源极区的深度变化沿通道宽度方向。凹凸部分增大了MOSFET的通道宽度。

技术领域

本发明主要涉及集成电路，更确切地说是关于具有场效应晶体管（FET）的集成电路器件。

背景技术

场效应晶体管（FET）是半导体晶体管器件，其中电绝缘栅极所加电压控制了源极和漏极之间的电流流动。FET的一个示例是金属氧化物半导体FET（MOSFET），其中通过氧化绝缘物，使栅极电极与半导体本体区绝缘。当栅极加载电压时，所产生的电场穿通氧化物，在半导体-绝缘物交界处形成一个“反转层”或“通道”。反转层提供可以穿过电流的通道。改变栅极电压调制该层的导电性，从而控制漏极和源极之间的电流。MOSFET可以具有不同的结构。在一个示例中，MOSFET可以具有一种平面结构，其中栅极、源极和漏极在器件上方，电流在平行于表面的通路中流动。在另一个示例中，MOSFET可以具有一种垂直结构，其中用掺杂多晶硅填充的沟槽，从源极延伸到漏极，侧壁和地板都内衬一层热生长的二氧化硅。这样的沟槽MOSFET晶体管允许不收缩的电流流动，从而提供较小的比导通电阻。

FET适合多种功率开关应用。在一种电池保护电路模块（PCM）中使用的特殊结构中，两个FET背对背配置，它们的漏极在浮动结构中连接在一起。图1A表示这种结构的示意图。图1B表示这种器件100连接电池保护电路模块PCM 102、电池104以及负载或充电器106。在本例中FET 120和130充放电的栅极分别由控制器集成电路（IC）110独立驱动。这种结构允许在两个方向上控制电流：充电到电池和电池到负载。在正常的充电和放电操作中，MOSFET 120和130都接通（即导电）。在电池104发生过充电或充电过电流情况时，控制器IC110断开充电FET 120，并接通放电FET 130。在过放电或过电流情况下，控制器IC 110接通充电FET 120，并断开放电FET 130。

正是在这一背景下，提出了本发明的各种实施例。

发明内容

本发明提供一种折叠通道沟槽MOSFET，获得低通道电阻，减小源极-源极电阻。

为实现上述目的，本发明提供一种沟槽MOSFET器件，其特点是，其包含：

一个第一导电类型的轻掺杂外延层，在第一导电类型的重掺杂半导体衬底上；

一个用导电材料填充的栅极沟槽，在轻掺杂外延层中延伸；

一个与第一导电类型相反的第二导电类型的本体区，在一部分轻掺杂外延层中，其中本体区具有第一个凹凸部分，沿通道宽度方向；以及

一个第一导电类型的源极区，在本体区顶部，其中源极区具有第二个凹凸部分，在第一个凹凸部分上方沿通道宽度方向，其中MOSFET器件的通道宽度随着引入第一和第二个凹凸部分而增大。

上述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

上述轻掺杂外延层、本体区和源极区的深度沿通道宽度变化。

上述轻掺杂外延层具有第三个凹凸部分，沿MOSFET器件的通道宽度方向。

上述第三个凹凸部分的深度延伸到半导体衬底中，比轻掺杂外延层的其他部分更深的地方。

上述第一个凹凸部分的深度延伸到轻掺杂外延层中，比本体区的其他部分更深的地方。

上述第二个凹凸部分的深度延伸到本体区中，比源极区的其他部分更深的地方。

上述第一个和第二个凹凸部分的锥形边缘，其角度约在25度和90度之间。

一种用于制备沟槽MOSFET器件的方法，其特点是，其包含：

在第一导电类型的重掺杂半导体衬底上，制备一个第一导电类型的轻掺杂外延层；