[发明专利]一种高频低功耗的功率MOS场效应管器件

说明书

技术领域

本发明涉及功率MOS场效应管器件，特别涉及一种高频低功耗的功率MOS场效应管器件。所述功率MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)。

背景技术

在功率MOS场效应管的性能指标中，导通电阻(Rdson)是一个非常重要的参数，它的大小直接关系到器件(指功率MOS场效应管)的能量损耗大小，而且随着器件尺寸的缩小，导通电阻的重要性就更加突出，导通电阻变大时，器件的通态损耗相应的增加。

在传统的功率MOSFET(功率MOS场效应管)器件中，尤其是高压器件，导通电阻主要由器件的外延层厚度和浓度决定，器件的导通电阻和耐压间存在着trade off关系，即Ron，sp＝5.93×10^-9BV^2.5，随着耐压的升高，导通电阻迅速增加，要求器件的外延层厚度和电阻率也在增加，因此再减小导通电阻成为一种不可能的事情，并且随着市场应用技术的提升，对能效的要求越来越高，整机逐渐向高频方面发展，随着频率的提升，对功率MOSFET器件的开关损耗要求越来越高，在高频应用时，除导通损耗外，开关损耗所占比例越来越大，因此需要一个具有开关频率高的功率MOSFET器件来完成，在传统器件结构下，制造低导通电阻，高频率功率MOSFET器件，几乎成为不可能。

但是，随着市场竞争的加剧，对半导体器件制造成本控制的要求也越来越高，如何在不增加制造成本的前提下，提高器件性能(如特征导通电阻(Specific Rdson)、AC参数、DC参数等)是企业和生产厂商的努力方向，因此能否设计和制造出一种低成本和高性能的功率MOS场效应管器件是相关企业所面临的最主要问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高频低功耗的功率MOS场效应管器件，可降低功率MOS场效应管的导通电阻，提高器件的工作频率，改善功率MOS场效应管的反向恢复时间。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种高频低功耗的功率MOS场效应管器件，其特征在于，包括：

位于硅片背面的第一导电类型的衬底层1，

位于所述第一导电类型的衬底层1上方的第一导电类型的外延层2，

位于所述第一导电类型的外延层2内上部的第二导电类型的阱层3，

若干沟槽4，各沟槽4均穿过所述第二导电类型的阱层3并延伸至第一导电类型的外延层2内，

在沟槽4内装填有填充物5，

沟槽4与所述第一导电类型的外延层2之间设有第二导电类型的扩散区，

沟槽4的开口处设有绝缘介质层12，相邻的绝缘介质层12之间留有间隙13，

金属层14覆盖在绝缘介质层12及第一导电类型的外延层2之上，

在所述第二导电类型的阱层3内上部且位于所述沟槽4开口的周边设有第一导电类型的源极区8，第一导电类型的源极区8的一部分位于间隙13处，另一部分位于绝缘介质层12内，

第一导电类型的源极区8与第一导电类型的外延层2之间的第二导电类型的阱层3区域作为沟道区9。

在上述技术方案的基础上，所述填充物5包括：

厚氧化硅层7，

多晶硅6，居中埋设于厚氧化硅层7内，且从沟槽4的底部一直延伸到沟槽4的表面，多晶硅6为导电多晶硅，

多晶硅6的上部11的左右两侧设有作为栅极的多晶硅15，作为栅极的多晶硅15的长度和第二导电类型的阱层3的厚度相同，

作为栅极的多晶硅15和沟槽4之间填充有栅极氧化硅层10，作为栅极的多晶硅15和多晶硅6之间填充有栅极氧化硅层10，

栅极氧化硅层10和作为栅极的多晶硅15共同组成栅极。

在上述技术方案的基础上，第二导电类型的阱层3和第一导电类型的源极区8的电极通过金属层14实现连接。

在上述技术方案的基础上，所述沟槽4的深度与第一导电类型的外延层2的厚度之比在0.5～0.8之间的范围。

在上述技术方案的基础上，所述功率MOS场效应管为N或P型沟槽式功率MOS场效应管，或为N或P型平面式功率MOS场效应管，或为绝缘栅双极晶体管。

在上述技术方案的基础上，对于N型MOS场效应管，第一导电类型指N型，第二导电类型指P型；对于P型MOS场效应管，第一导电类型指P型，第二导电类型指N型。