[发明专利]高单元密度沟槽MOSFET中的不同台面尺寸

说明书

技术领域

本发明大体涉及功率MOSFET晶体管，以及更具体地，涉及 具有多种台面尺寸的功率MOSFET晶体管。

背景技术

对功率MOSFET的使用迅速地变得普遍，由于其被要求用在 越来越多的应用中，其普遍性肯定能够在未来几年中广泛传播。但 是对这些应用的需求为这些器件的性能增加了负担。因此，需要具 有改善了性能的功率MOSFET器件。

在通常的操作期间，当导电时，功率MOSFET通过电感器拉 (pull)电流。当功率MOSFET关断时，电感器保持所存储的能量。 该所存储的能量产生通过电感器的电流，该电流作为电感器的品质 因子或“Q”的函数而随时间减小。当该器件进入雪崩击穿模式时， 电流在功率MOSFET中消散。

雪崩电流经由功率MOSFET器件的体二极管(即，其漏极和 多个阱区之间的结点)而流经功率MOSFET器件。对于n沟道晶 体管，雪崩电流从N型漏极流出，经过P阱，到达重体接触。由于 该晶体管被设计为用来处理该电流，所以这种作用是非破坏性的。

但是，如果阱-源极二极管(well-source diode)导通时，可以 开始二次寄生双极作用(secondary parasitic bipolar action)。该二次 双极作用可导致对器件具有破坏性的击穿(runaway)电流。如果 阱电阻很大(即，如果闩住基极电阻太高)，则阱-源极二极管可导 通。

因此，期望减小闩住基极电阻以防止二次双极作用。但是，许 多减小该电阻的技术导致较大的单元尺寸。较大的单元尺寸减小了 能被集成的单元数量，并减小了器件的电流承载能力。

因此，需要的是提供在保持低的闩住基极电阻的同时具有大量 单元的功率MOSFET晶体管的电路、方法、以及设备。

发明内容

因此，本发明的多个实施例提供了在保持低闩住基极电阻的同 时还具有用于高电流承载能力的高单元密度的功率MOSFET的电 路、方法、以及设备。

本发明的示意性实施例采用具有不同台面尺寸的多个晶体管 单元。台面是沟槽功率MOSFET晶体管的源极区(即，台面是沟 槽栅极之间的区)。尽管其他实施例可使用多于两种尺寸的台面， 但一个特定的实施例对其单元使用了两种尺寸的台面。

本发明的特定实施例利用重体蚀刻(heavy body etch)来减小 沟槽栅功率MOSFET的闩住基极电阻。该蚀刻去除台面区中的硅， 然后以低阻抗的铝来代替。但是重体蚀刻需要的单元尺寸大于高电 流承载器件的标准(ideal)。因此，该实施例还利用了未接受该蚀 刻的多个较小的台面单元。

这些较小的台面单元具有较高的闩住基极电阻。因此，为防止 这些器件发生二次双极击穿，大部分器件的雪崩电流被导向尺寸较 大、闩住基极电阻较小的单元。这可通过确保这些单元具有较小的 体二极管击穿(BVDSS)电压来实现。具体地，将较大单元的BVDSS 制造得足够高以满足任何所需规格，但低于小单元的BVDSS击穿 电压。可通过调整较宽台面的任一侧上的沟槽栅极的临界尺寸(CD) 或宽度，或通过调整重体蚀刻的深度来改变大单元的BVDSS。

于是，功率MOSFET被设计为具有足够的大单元以处理所需 的雪崩电流。于是可以增加提供所需的器件电流承载能力所需要的 附加的较小单元的数量。本发明的各种实施例可使用本文中描述的 这些或其它特性中的一个或多个。

参照下面的详细描述以及附图可以获得对本发明的本质和优 点的更好理解。

附图说明

图1是可以由本发明实施例包括的具有重体接触蚀刻(heavy body contact etch)的晶体管单元的侧视图；

图2是根据本发明实施例的晶体管的侧视图；

图3是根据本发明实施例的相邻的窄和宽晶体管的侧视图；

图4A示出了作为沟槽栅极宽度的函数的器件沟槽深度的变 化；

图4B示出了作为沟槽深度的函数的击穿电压的变化；

图5是根据本发明实施例的晶体管的俯视图；

图6是示出设计符合本发明实施例的功率MOSFET器件的方 法的流程图；以及

图7是示出设计符合本发明实施例的功率MOSFET器件的方 法的另一流程图。

具体实施方式