[发明专利]单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件。

背景技术

对于已知的高效率直流/直流转换器应用技术，将萧特基二极管(Schottky diode)整合在半导体功率元件如金属氧化半导体场效应晶体管(metal oxide silicon field effect transistor，MOSFET)内，使萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管并列配置。如此，即可以减少导通电阻和栅极电容，进而减少功率损耗、增加半导体功率元件的开关切换速度。

随着电子元件朝向微小化发展，因此需要一种整合型单片式元件，以减少空间占用。

已知将萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管整合的形式有两种。

一种是将萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管整合于单位单元(unit cell)内，即萧特基二极管穿插设置于金属氧化半导体场效应晶体管之间，而终端结构包围环绕萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管。

另一种方式是多芯片模块(Multi-chip Module)形式，萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管分别制作在不同芯片上，然后将萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管一起封装。由于萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管分别制作在不同芯片上，在萧特基二极管周围与金属氧化半导体场效应晶体管周围分别设置有终端结构，因此需要另外设置连接线(bonding wires)以电性连接萧特基二极管与金属氧化半导体场效应晶体管，如此将造成寄生电感值上升，而影响元件效能。

发明内容

本发明提供一种单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件，可以缩小元件尺寸、提升元件效能。

本发明提出一种单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件，包括芯片、金属氧化半导体场效应晶体管、萧特基二极管以及终端结构。芯片分为晶体管区、二极管区与终端区。金属氧化半导体场效应晶体管设置于晶体管区上。萧特基二极管设置于二极管区上。终端结构设置于终端区，其中终端区分隔晶体管区与二极管区，且金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管共享终端结构。

在本发明的一实施例中，上述的终端结构环绕金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管。

在本发明的一实施例中，上述的金属氧化半导体场效应晶体管可为平面式金属氧化半导体场效应晶体管或沟渠式金属氧化半导体场效应晶体管。

在本发明的一实施例中，上述的金属氧化半导体场效应晶体管可为超接面式金属氧化半导体场效应晶体管、双栅极式金属氧化半导体场效应晶体管或浮置栅极式金属氧化半导体场效应晶体管。

在本发明的一实施例中，上述的萧特基二极管可为接合阻障式萧特基二极管或沟渠式萧特基二极管。

在本发明的一实施例中，上述的终端结构可为保护环结构、浮置限制环结构、场板结构或具有浮置限制环的场板结构。

基于上述，本发明将金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管整合于单一芯片中，且金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管共享终端结构，因此可以缩小元件尺寸、减少因为连接线所产生的寄生电感值、减少电流突波并降低电磁干扰。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下，其中：

图1所绘示为本发明的一实施例的单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件的上视图。

图2所绘示为图1中沿A-A’线的剖面图。

图3所绘示为平面式金属氧化半导体场效应晶体管的剖面图。

图4所绘示为接合阻障式萧特基二极管的剖面图。

图5所绘示为另一种场板结构的剖面图。

图6所绘示为保护环结构的剖面图。

具体实施方式

本发明的单片式金属氧化半导体场效应晶体管-萧特基二极管元件，将金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管整合于单一芯片中，且金属氧化半导体场效应晶体管与萧特基二极管共享终端结构。

本发明并没有限制金属氧化半导体场效应晶体管的类型，从栅极的设置方式可分为平面式金属氧化半导体场效应晶体管或沟渠式金属氧化半导体场效应晶体管等；从设计布局方式可分为超接面式(super junction)金属氧化半导体场效应晶体管、双栅极式(dual gate)金属氧化半导体场效应晶体管或浮置栅极式(floating gate)金属氧化半导体场效应晶体管等。