[发明专利]一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET及其制造方法

说明书

本发明涉及一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET器件及其制造方法，属于功率半导体器件技术领域，解决了现有技术中转移电容较大、击穿电压较小的问题。一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET器件，包括多个周期性排列的原胞，各所述原胞包括屏蔽电极、浮空电极和沟槽栅电极；所述屏蔽电极位于沟槽中部；所述浮空电极位于屏蔽电极两侧，并设置于沟槽中；所述沟槽栅电极位于沟槽顶部；所述屏蔽电极、浮空电极、沟槽栅电极和沟槽内侧表面相互之间通过隔离介质层隔离。现实了提高器件的击穿电压，提高器件的优值。

技术领域

本发明涉及功率半导体器件技术领域，尤其涉及一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET及其制造方法。

背景技术

随着电力电子系统的发展，功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)器件由于其优异的性能扮演的角色越来越重要，成为微电子领域中不可替代的重要器件之一，应用到很多电子设计和应用之中。

MOSFET具有电压控制开启、输入阻抗高、热稳定性好、开关速率快等优点，早在1970年代人们就开始研究在功率器件中应用MOSFET最近几十年来，半导体制造技术快速发展，MOSFET的制造技术越来越成熟，制造成本不断降低，使得MOSFET在额定电压1000V以下的范围内占据绝对主流的地位；在这个范围内的功率MOSFET，降低功耗和提高抗干扰能力是两个重要指标，因而低压MOSFET的首要任务是降低导通电阻和降低转移电容；为此人们做了大量的工作，从开始的平面栅发展到现在槽型栅，目前应用在集成电路中的器件大部分都是屏蔽栅功率MOSFET。

屏蔽栅沟槽MOSFET器件在深槽下部加入了一个连接源极电位的电极，该电极通过厚氧化层和旁边的漂移区隔离开。由于屏蔽栅隔离了栅极和漏极,因此Cgd(转移电容)大大降低。但是现有屏蔽栅沟槽MOSFET器件的击穿电压较小，导通容易引起器件的损坏，器件的FOM(优值)较小，因此急需一种在不牺牲器件其他电学性能的情况下，能够提高器件的击穿电压，提高器件的优值的方案。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET及其制造方法，用以解决现有器件的转移电容较大，器件的开关损耗较大的问题。

一方面，本发明提供了一种具有浮空电极的屏蔽栅功率MOSFET器件，包括多个周期性排列的原胞，各所述原胞包括屏蔽电极103、浮空电极104和沟槽栅电极106；

所述屏蔽电极103位于沟槽中部；

所述浮空电极104位于屏蔽电极103两侧，并设置于沟槽中；

所述沟槽栅电极106位于沟槽顶部；

所述屏蔽电极103、浮空电极104、沟槽栅电极106和沟槽内侧表面相互之间通过隔离介质层102隔离。

上述技术方案的有益效果为：通过在屏蔽电极两侧设置浮空电极，而浮空电极没有与任何电极相连，因此其在电场内相当于等势体，其表面的电势是相同的，所有的电场线都会垂直于等势体表面，因而关于浮空电极的设置可以改善现有技术中电场不均匀的情况，提高器件击穿电压，而器件的导通电阻不变，从而提高器件的优值。

进一步地，所述浮空电极104的上端相连或者不相连，所述浮空电极104底部高于屏蔽电极103底部。

上述进一步技术方案的有益效果为：大量的实验表明，浮空电极上端相连或者不相连时，器件的击穿电压、导通电阻、转移电容和器件阈值等性能均能达到很好的效果，因此，上方案提供了可选择的设计方式，便于器件的实现；且大量的实验表明，当浮空电极底部高于屏蔽电极底部时，浮空电极调节电场的效果达到最佳。

进一步地，所述沟槽位于半导体衬底表面的外延层101中，所述半导体衬底和所述外延层101均采用第一导电类型材料；所述屏蔽电极(103)、浮空电极(104)、沟槽栅电极(106)采用第二导电类型材料。