[实用新型]屏蔽电极式沟槽功率MOSFET

说明书

技术领域

本新型涉及一种屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Power MOSFET)，尤其涉及在栅极沟槽的栅极电极与源极沟槽的源极电极的至少其中之一的底部分离地设置有屏蔽电极的一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管。 

背景技术

功率金属氧化物半导体场效应晶体管已被广泛使用在许多的应用上，例如分离组件、光电子组件、电源控制组件、直流对直流转换器、马达驱动等。这些应用需要一个特殊的击穿电压、低导通电阻、高开关切换速度、和广大的安全操作区域。然而，为了降低导通功率的损失，其该功率金属氧化物半导体场效应晶体管必须有低特定导通阻抗(low specific on-resistance)。其中，该低特定导通阻抗定义为产品中根据多层主动区域的金属氧化物半导体场效应晶体管的导通阻抗。 

现有技术中，常用降低该低特定导通阻抗的方法，其缩小装置单元晶胞的高度、增加封装的密度或增加单位面积内晶胞的数目。不管如何，由于该晶胞密度的增加会影响到相关的固有电容(intrinsic capacitance)的增加，例如该固有电容可为栅极对源极电容C_gs、栅极对漏极电容C_gd、总输入电容C_iss与总输出电容C_oss。因此，对于高晶胞密度的装置，其切换的功率损失将会大幅增加。 

在许多的切换应用中，例如在可携行动装置中所进行同步的大量直流对直流转换，其功率金属氧化物半导体场效应晶体管需要操作在高切换频率的环境下，例如1MHz或者更高频的切换频率。 

故本实用新型提供一种新的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，用于降低因该些固有电容所造成切换或动态功率的损失。 

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管，在该晶体管内的栅极沟槽与源极沟槽填充绝缘层，用以完全地包覆该栅极电极与该源极电极，使得该栅极电极与该源极电极内嵌于对应的 该沟槽内，用以达成具有内嵌电极式金属氧化物半导体场效应晶体管的目的。 

本实用新型的另一目的是提供上述晶体管，亦在该栅极电极与该源极电极的至少一个底部分别地设置分离式屏蔽电极，并辅以填充绝缘层位于该栅极沟槽与源极沟槽中的该栅极电极、该源极电极与该屏蔽电极，用以达到在单一沟槽内形成多段电极的目的。 

为达到上述目的或其它目的，本实用新型提供一种内嵌分离式电极的沟槽式井区功率金属氧化物半导体场效应晶体管由多个单位晶胞(unit cell)所组成，且这些单位晶胞的任意一个结构包含基板层、外延层、基体接面、源极接面、绝缘层、栅极电极、源极电极与屏蔽电极(shield electrode)。其中，该外延层设置于该基板层的一侧，且该外延层具有栅极沟槽与源极沟槽，且该栅极沟槽与该源极沟槽的至少一个的底部接近该基板层；该基体接面设置于该外延层的一侧，且该基体接面在该源极沟槽的两侧边形成重掺杂区；该源极接面设置于该基体接面的一侧与该栅极沟槽的两侧；该绝缘层设置于该源极接面的一侧，且该绝缘层填入该栅极沟槽与该源极沟槽；该栅极电极通过该绝缘层内嵌设置于该栅极沟槽；该源极电极通过该绝缘层内嵌设置于该源极沟槽；以及，该屏蔽电极内嵌于该绝缘层且分离地设置于该栅极电极与该源极电极的至少一个的底部。 

与现有技术相较，本实用新型的屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管可降低因这些固有电容所造成切换损失或动态功率损失。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图； 

图2为本实用新型另一实施例的屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图； 

图3为本实用新型再一实施例的屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图；以及 

图4为本实用新型又一实施例的屏蔽电极式沟槽功率金属氧化物半导体场效应晶体管的示意图。 

主要部件附图标记： 

10晶体管 

12基板层 

14外延层 

142栅极沟槽 

144源极沟槽 

16基体接面 

162重掺杂区 

18源极接面 

182侧边 

20绝缘层 

22栅极电极 

22’栅极电极的底部 

24源极电极 

24’源极电极的底部 

26屏蔽电极