[发明专利]沟槽式功率金氧半场效晶体管与其制造方法

说明书

本发明提供一种沟槽式功率金氧半场效晶体管与其制造方法，沟槽式功率金氧半场效晶体管的栅极包括一上掺杂区与一下掺杂区，而形成一PN结(PN junction)。如此，当沟槽式功率金氧半场效晶体管工作时，PN结所形成的接面电容可和栅极/漏极之间的电容串联，而使栅极/漏极的等效电容降低。

技术领域

本发明涉及一种功率金氧半场效晶体管及其制造方法，尤其涉及一种沟槽式功率金氧半场效晶体管及其制造方法。

背景技术

功率金氧半场效晶体管(Power Metal Oxide Semiconductor FieldTransistor，Power MOSFET)被广泛地应用于电力装置的切换元件，例如是电源供应器、整流器或低压马达控制器等等。现今的功率金氧半场效晶体管多采取垂直结构的设计，以提升元件密度。而具有沟槽栅极结构的功率式金氧半场效晶体管，不但具有更高的元件密度，也有更低的导通电阻，其优点是可以在耗费低功率的状况下，控制电压进行元件的操作。

功率型金氧半场效晶体管的工作损失可分成切换损失(switching loss)及导通损失(conducting loss)两大类，其中栅极/漏极的电容值(Cgd)是影响切换损失的重要参数。栅极/漏极电容值太高会造成切换损失增加，进而限制功率型金氧半场效晶体管的切换速度，不利于应用高频电路中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种沟槽式功率金氧半场效晶体管与其制造制造方法，其借助于一具有PN结(PN junction)的栅极来降低栅极/漏极电容值。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种沟槽式功率金氧半场效晶体管，包括基材、磊晶层及多个沟槽式晶体管单元；磊晶层形成于该基材上方，而多个沟槽式晶体管单元形成于磊晶层中，其中各沟槽式晶体管单元包括沟槽栅极结构；沟槽栅极结构包括沟槽与栅极，其中沟槽形成于磊晶层中，而沟槽的内侧壁形成一绝缘层，而栅极形成于沟槽内，其中栅极包括一上掺杂区与一下掺杂区，以形成一PN结。

本发明提供一种沟槽式功率金氧半场效晶体管的制造方法，包括提供一基材；形成一磊晶层于基材上方；对磊晶层进行一基体掺杂制造过程以形成一第一掺杂区；形成多个沟槽栅极结构于磊晶层与该第一掺杂区中，各沟槽栅极结构包括一上掺杂区与一下掺杂区以形成一PN结；以及对该第一掺杂区进行一源极掺杂制造过程以形成一源极区与一基体区，其中该源极区位于该基体区上方。

本发明还提供一种沟槽式功率金氧半场效晶体管的制造方法，包括：提供基材；形成磊晶层于基材上方；对磊晶层进行基体掺杂制造过程以形成第一掺杂区；形成多个沟槽于磊晶层中；形成一第一型掺杂区与一第二型掺杂区于所述这些沟槽其中之一，其中第一型掺杂区具有沟渠，第二型掺杂区位于沟渠之内；对第一掺杂区进行一源极掺杂制造过程；以及进行一热扩散制造过程以形成一源极区与一基体区，其中第一型掺杂区经热扩散制造过程形成一下掺杂区，第二型掺杂区经热扩散制造过程向外扩散以形成一上掺杂区，其中上掺杂区与下掺杂区形成一PN结。

综上所述，本发明的沟槽式功率金氧半场效晶体管与其制造方法可在栅极中形成PN结。由于PN结在逆向偏压下可产生接面电容(junction capacitance，Cj)，且接面电容是和栅极/漏极电容(Cgd)串联，因此可降低栅极/漏极的等效电容值。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明一实施例的沟槽式功率金氧半场效晶体管的局部剖面结构示意图；

图1B为本发明一实施例的沟槽式功率金氧半场效晶体管的局部剖面结构示意图；

图2A为本发明另一实施例的沟槽式功率金氧半场效晶体管的局部剖面结构示意图；