CN206116404U - 优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 - Google Patents
优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206116404U CN206116404U CN201621082603.1U CN201621082603U CN206116404U CN 206116404 U CN206116404 U CN 206116404U CN 201621082603 U CN201621082603 U CN 201621082603U CN 206116404 U CN206116404 U CN 206116404U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gate oxide
- region
- polysilicon layer
- thickness value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
本实用新型属于半导体功率器件技术领域，具体涉及到一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，还包括：沟槽；栅氧化层；多晶硅层；源极区层；绝缘介质层；金属层；其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。本实用新型在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体功率器件技术领域，具体涉及到一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件。
背景技术
在MOSFET器件的功率损耗研究中，最关心的两个参数：一个是通态电阻Rdson；另一个是栅氧电荷Qg。主要是由于它们分别决定着器件的导通损耗和开关损耗。栅氧电荷Qg包含栅-源电荷Qgs和栅-漏电荷Qgd。功率MOS管在开和关两种状态转换时，Qgd的电压变化远大于Qgs上的电压变化，相应的充、放电量Qgd较大，所以Qgd对开关速度的影响较大。因此我们更关心的是如何通过减小Qgd来改善器件的开关特性。
然而在很多情况下，减小Qgd和减小Rdson是相互矛盾的，所以，我们就要借助优值FOM＝Rdson*Qgd(与器件的面积无关)作为衡量器件性能的指标。而对于传统的表面栅结构由于受到本身结构的限制，导致它的通态电阻偏大，导通功耗太高，以至于无法很好的满足应用端对功率器件的要求，于是将目标集中在沟槽栅MOSFET上。使用挖槽工艺的沟槽栅MOSFET能够在节省器件面积的同时得到较低的通态电阻，所以在低压范围内得到广泛应用。但是采用密集而精细的沟槽栅后，由于沟道面积的增加导致栅极电荷增大，表现为栅极的寄生电容增大。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少一个上述问题或缺陷，并提供至少一个后面将说明的优点。
本实用新型还有一个目的是提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其在不影响通态电阻的基础上进一步优化栅氧电荷，最终降低器件的FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值。
本实用新型还有一个目的是提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其降低了器件的开关损耗。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，还包括：
沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层，延伸至所述第一导电类型外延层的内部；
栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部和栅氧化层底端部；
多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部和多晶硅层顶端部，所述多晶硅层侧面端部与所述栅氧化层侧面端部接触，所述多晶硅层顶端部位于所述栅氧化层底端部的上方；
源极区层，其位于所述第二导电类型阱区层的上方；
绝缘介质层，其位于所述源极区层上方，所述绝缘介质层上开设接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层，延伸至所述第二导电类型阱区层；
金属区层，其位于所述绝缘介质层的上方，所述接触孔内设置有金属；
其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。
本实用新型通过增加所述栅氧化层底端部的厚度，来降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的。所述器件的结构不仅有低导通损耗的优点，同时又降低了器件的开关损耗。
优选的是，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型相同。
优选的是，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型为N型掺杂或者P型掺杂。
优选的是，所述金属区层包括源区金属层和栅区金属层，所述源区金属层和所述栅区金属层不接触，所述栅区金属层通过所述接触孔与所述多晶硅层顶端部接触，所述源区金属层通过所述接触孔与所述第二导电类型阱区层接触。
本实用新型的有益效果
1、本实用新型提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其在不增大器件通态电阻Rdson的前提下，通过增加所述栅氧化层底端部的厚度，降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的。
2、本实用新型提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其不仅具有低导通损耗的优点，而且，还使得器件的开关损耗降低。
3、本实用新型提供的一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，由于所述栅氧化层底端部的厚度大于所述栅氧化层侧面端的厚度，从而使得该器件结构的栅氧电荷Qgd比普通的沟槽栅MOSFET大大降低。
附图说明
图1为本实用新型所述优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件的剖面结构示意图；
图中，1为第一导电类型漏极区；2为第一导电类型的外延层；3为外围栅极引出的外围沟槽；4为源区的内部沟槽；5为栅氧化层侧面端部；6为多晶硅层侧面端部；7为栅氧化层底端部；8为多晶硅层顶端部；9为源极区层；10为第二导电类型阱区层；11为绝缘介质层；12为接触孔；13为栅区金属层；14为源区金属层。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或者多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图所示，本实用新型提供了一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区1，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层2，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层10，还包括：
沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层10，延伸至所述第一导电类型外延层2的内部，所述沟槽为三个沟槽，其中两个沟槽位于源极一端，为源区的内部沟槽4，另一个沟槽位于栅极一端，为外围栅极引出的外围沟槽3；栅极一端的沟槽宽度大于源极一端的沟槽宽度；
栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部5和栅氧化层底端部7；
多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部6和多晶硅层顶端部8，所述多晶硅层侧面端部6与所述栅氧化层侧面端部5接触，所述多晶硅层顶端部8位于所述栅氧化层底端部7的上方，所述多晶硅层与所述栅氧化层位于所述沟槽的内部；
源极区层9，其位于所述第二导电类型阱区层10的上方；
绝缘介质层11，其位于所述源极区层9上方，所述绝缘介质层11上开设接触孔12，所述接触孔12穿过所述绝缘介质层11，延伸至所述第二导电类型阱区层10；
金属区层，其位于所述绝缘介质层11的上方，所述接触孔12内设置有金属；
其中，所述栅氧化层底端部7的厚度值大于所述栅氧化层侧面端5的厚度值，所述栅氧化层底端部7的厚度值大于所述多晶硅层顶端部8的厚度值，所述栅氧化层底端部7的厚度值小于所述沟槽的高度值。
位于硅片背面的重掺杂的第一导电类型漏极区1，位于所述漏极区上方的轻掺杂第一导电类型外延层2，位于所述外延层上方的第二导电类型阱区层10，位于所述阱区层10并深入到所述外延层2的沟槽，在所述阱区层10上部且位于所述沟槽顶部四周形成具有第一导电类型的源极区层9，所述的沟槽内部设有栅氧化层和导电多晶硅，底部与所述外延层相连。
本实用新型通过增加所述栅氧化层底端部7的厚度，降低G到D的栅漏电荷Qgd，实现优化器件FOM(FOM＝Rdson*Qgd)值的目的，所述器件的结构不仅有低导通损耗的优点，同时又降低了器件的开关损耗。
由于所述沟槽底部的所述栅氧化层底端部7的厚度相对与所述栅氧化层侧面端5的厚度要大，从而实现增加所述栅氧化层底端部7的厚度，使得器件的栅漏电容Cgd被最大限度的减小，由于Qgd＝Cgd*Vds(漏极电压)，Qgd与Cgd成正比，所以，栅漏电容Cgd减小，则栅漏电荷Qgd减小，其中，栅漏电容Cgd由下面公式计算：Cgd＝KG(Cox*CS.M/(Cox+CS.M))，其中KG为栅漏交互尺寸因子，一般为固定值，半导体电容CS.M只与栅氧化层下的耗尽层宽度有关，由公式可看出，栅漏电容Cgd与栅氧电容Cox成正比，一般栅氧电容Cox由下面公式计算：Cox＝KO*ε0*AG/Tox，其中KO为氧化层介电常数，ε0真空介电常数，AG数为MOS电容栅面积，因此栅氧化层越厚栅氧电容Cox越小，相应的栅漏电容Cgd越小，栅漏电荷Qgd越小，所以，使得该器件结构的Qgd比普通的沟槽栅MOSFET大大降低。
另外，所述多晶硅层侧面端部6和所述多晶硅层顶端部8的掺杂类型相同，所述多晶硅层侧面端部6和所述多晶硅层顶端部8的掺杂类型为N型掺杂或者P型掺杂，掺杂元素和掺杂浓度相同。
另外，所述接触孔12穿过所述绝缘介质层11，延伸至所述第二导电类型阱区层10；所述金属层包括源区金属层14和栅区金属层13，所述源区金属层14和所述栅区金属层13不接触，所述栅区金属层13通过所述接触孔内部的金属与所述多晶硅层顶端部8接触，所述源区金属层14通过所述接触孔内部的金属与所述第二导电类型阱区层10接触，所述接触孔内设置有金属连线栅区金属层13和源区金属层14，分别实现栅极导电多晶硅和源区的电性引出。
本实用新型还有其他供选择的实施例，这里就不再做详细说明。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (4)
1.一种优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，包括第一导电类型漏极区，位于所述第一导电类型漏极区上方的第一导电类型的外延层，位于所述第一导电类型外延层上方的第二导电类型阱区层，其特征在于，还包括：
沟槽，其穿过所述第二导电类型阱区层，延伸至所述第一导电类型外延层的内部；
栅氧化层，其与所述沟槽的内侧面和底端接触，形成栅氧化层侧面端部和栅氧化层底端部；
多晶硅层，其包括多晶硅层侧面端部和多晶硅层顶端部，所述多晶硅层侧面端部与所述栅氧化层侧面端部接触，所述多晶硅层顶端部位于所述栅氧化层底端部的上方；
源极区层，其位于所述第二导电类型阱区层的上方；
绝缘介质层，其位于所述源极区层上方，所述绝缘介质层上开设接触孔，所述接触孔穿过所述绝缘介质层，延伸至所述第二导电类型阱区层；
金属区层，其位于所述绝缘介质层的上方，所述接触孔内设置有金属；
其中，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述栅氧化层侧面端的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值大于所述多晶硅层顶端部的厚度值，所述栅氧化层底端部的厚度值小于所述沟槽的高度值。
2.如权利要求1所述的优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其特征在于，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型相同。
3.如权利要求2所述的优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其特征在于，所述多晶硅层侧面端部和所述多晶硅层顶端部的掺杂类型为N型掺杂或者P型掺杂。
4.如权利要求1所述的优化FOM值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件，其特征在于，所述金属区层包括源区金属层和栅区金属层，所述源区金属层和所述栅区金属层不接触，所述栅区金属层通过所述接触孔与所述多晶硅层顶端部接触，所述源区金属层通过所述接触孔与所述第二导电类型阱区层接触。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621082603.1U CN206116404U (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621082603.1U CN206116404U (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206116404U true CN206116404U (zh) | 2017-04-19 |
Family
ID=58521078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621082603.1U Active CN206116404U (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206116404U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106298884A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 西安后羿半导体科技有限公司 | 优化fom值的沟槽功率mos管器件及其制造方法 |
| CN117476770A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-01-30 | 华羿微电子股份有限公司 | 一种低栅极电荷屏蔽栅mosfet器件及其制作方法 |
-
2016
- 2016-09-27 CN CN201621082603.1U patent/CN206116404U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106298884A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 西安后羿半导体科技有限公司 | 优化fom值的沟槽功率mos管器件及其制造方法 |
| CN117476770A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-01-30 | 华羿微电子股份有限公司 | 一种低栅极电荷屏蔽栅mosfet器件及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202695453U (zh) | 一种横向晶体管 | |
| CN104201206B (zh) | 一种横向soi功率ldmos器件 | |
| CN109119468B (zh) | 一种屏蔽栅dmos器件 | |
| CN104183646A (zh) | 一种具有延伸栅结构的soi ldmos器件 | |
| CN102610643A (zh) | 沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管器件 | |
| CN105633137A (zh) | 一种槽栅功率mosfet器件 | |
| CN103928522B (zh) | 一种槽型积累层mosfet器件 | |
| CN103904124A (zh) | 具有u型延伸栅的soi槽型ldmos器件 | |
| US20210098619A1 (en) | Trench power transistor | |
| CN105070760A (zh) | 一种功率mos器件 | |
| CN103022134B (zh) | 一种超低比导通电阻的soi横向高压功率器件 | |
| CN206116404U (zh) | 优化fom值的沟槽型金属氧化物半导体场效应管器件 | |
| CN115513280A (zh) | 沟槽型碳化硅mosfet结构及其制作方法 | |
| CN115763565A (zh) | 一种具有高k介质的屏蔽栅沟槽型MOSFET结构 | |
| CN112802903A (zh) | 一种改进栅结构的槽栅vdmos器件 | |
| CN110890427B (zh) | 可调电容的屏蔽栅mosfet器件 | |
| CN208045509U (zh) | 低漏电流深沟槽功率mos器件 | |
| CN203707141U (zh) | 集成梳状栅纵向沟道soi ldmos单元 | |
| CN201374335Y (zh) | 集成纵向沟道soi ldmos器件单元 | |
| CN116469924A (zh) | 漂移区电场优化的屏蔽栅mosfet | |
| CN212967713U (zh) | 一种具有均匀掺杂沟道的屏蔽栅mosfet器件 | |
| CN107863343B (zh) | 平面mos器件及其制造方法 | |
| CN208045505U (zh) | 低漏电流深沟槽功率mos器件 | |
| CN201904342U (zh) | 一种中压大电流n通道增强型功率mos管 | |
| CN202454560U (zh) | 沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管器件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180130 Address after: Caotan economic and Technological Development Zone, eco industrial park in Shaanxi city of Xi'an province is 710000 Jilu No. 8928 Patentee after: Xi'an Hua Yi Electronic Limited by Share Ltd Address before: Yanta District 710018 Shaanxi city of Xi'an province Yong song Road No. 18 Qiutao Pavilion 1 room 40501 Patentee before: XI'AN HOOYI SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 710000 No. 8928, Shang Ji Road, an ecological industrial park in Xi'an, Shaanxi economic and Technological Development Zone Patentee after: HUAYI MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: 710000 No. 8928, Shang Ji Road, an ecological industrial park in Xi'an, Shaanxi economic and Technological Development Zone Patentee before: XI'AN HUAYI MICROELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |