[实用新型]半导体器件和集成降压转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体器件，并且更特别地涉及一种MOSFET器件。 

背景技术

降压转换器（buck converter）典型地用于移动电话、便携式计算机、数码相机、路由器和其他便携式电子系统的电源中，偏移DC电压电平，以在稳定电池输出、过滤噪声和减小波纹的同时向可编程网格阵列集成电路、微处理器、数字信号处理集成电路和其他电路提供电力。降压转换器还用于在广泛的数据交换、电信、负载点和计算应用等提供大电流多相电力。 

降压转换器一般包括高端晶体管和低端晶体管。为了降低前向电压和反向恢复电荷，可以引入二极管或类二极管结构。例如可以是具有为该目的而优化的某些参数的MOSFET，并且栅极和源极被短路。备选地引入连接到晶体管的源极和漏极的肖特基接触也是可行的。两种器件都可以与低端晶体管单片集成。而且，在其他应用中，这种组合有益于降低反向恢复电荷和与之相关的损耗。MOSFET例如可以是双多晶MOSFET，其包括位于沟槽中的场板和与场板隔离的栅电极。 

在降压转换器切换期间，通常具有一个短时间，在该时间内，两个晶体管（高端和低端）截止以避免交叉传导。在此期间，存在流过低端体二极管的电流。为了减小传导损耗，可以将二极管并联连接到低端。这种二极管的一些单片集成对两个电极（即场板和栅电极）的耦合是非常敏感的。为了优化将用作二极管的晶体管，必须确保两个电极彼此去耦合。 

另外，通常隔离物（通常是二氧化硅）在沟槽中间较薄，由此使得两个电极之间的电容增加。 

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题中的一个或多个。 

根据实用新型的一个方面，提供一种半导体器件，包含： 

漂移层；

在所述漂移层上的体区；

在所述体区上的源区；

沟槽，其贯穿所述源区、体区并且延伸到所述漂移层中；

沟槽中的场板和电极；

将场板和电极彼此分开的绝缘结构，

其中，场板的顶面和电极的底面其中至少一个是平坦的。

优选地，电极的底面是平坦的。 

优选地，电极的底面的最高点和最低点之间的垂直距离小于20nm。 

优选地，半导体层是第一导电型的漂移层。 

优选地，绝缘结构具有平面，且平面之一的最高点和最低点之间的垂直距离小于20nm。 

优选地，该半导体器件进一步包含沟槽中将场板与漂移层绝缘的另一绝缘结构。 

优选地所述绝缘结构包括氧化物 

优选地，所述场板和电极由高掺杂的多晶硅形成。

优选地，该半导体器件进一步包含电接触源区和至少部分的电极的互连层。 

优选地，所述电极是栅电极。 

优选地，所述互连层是金属层。 

本实用新型还提供集成降压转换器，其包括以上提到的半导体器件。 

本实用新型组合了沟槽MOSFET与二极管或类二极管结构。沟槽中具有场板和与场板电隔离的栅电极，其中沟槽侧壁处的最低点比沟槽的中间的最低点高不超过20nm。 

本实用新型还建议沟槽侧壁处的最低点比沟槽中间的最低点低不超过20nm。 

根据在本实用新型，产生平的表面（最高点和最低点之间<20nm）以避免这些电极之间的耦合。这带来晶体管更好的切换特性的益处。对于栅电极的底部的良好控制将最小化栅极-漏极电容。 

任意非平坦形状导致最大栅极多晶硅深度的附加变化。依赖于当确定凹陷深度时被如何考虑，导致附加栅极-漏极电容或阈值电压变化。栅电极的弯曲的上边缘的另一个缺点是，电极宽度的改变会导致栅电极最高点高度的改变。在本实用新型中，因为两个电极之间平的氧化物表面被使用，这些参数中的一个或多个可以被改善。 

在本实用新型中，应用中较高效率的二极管或类二极管结构与有益形状的去耦合氧化物（两个电极之间的厚氧化物，例如，沉积和蚀刻的氧化物）组合以再次增加效率且使得类二极管结构更加鲁棒。 

在本实用新型中，沟槽MOSFET与二极管或类二极管结构组合。沟槽中具有场板和与场板电隔离的栅电极，其中沟槽侧壁处的最低点比沟槽中间的最低点高不超过20nm，或者沟槽侧壁处的最低点比沟槽中间的最低点低不超过20nm。 

备选地，平的去耦合氧化物表面允许加厚该氧化物。这需要与较深的沟槽和凹陷蚀刻组合，这引起晶体管几何结构较大的变化。而且，两个电极之间的最大距离被限制。当距离太大时，因为场板进入隔离物的区域，击穿电压降低。