[实用新型]改良型低功率超结金属栅场效应晶体管

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别是一种改良型低功率超结金属栅场效应晶体管。

背景技术

现有的金属栅场效应晶体管存在以下问题：一是沟道电子迁移率低，进而导致金属栅场效应晶体管的沟道电阻大的问题；二是在高温、高电场下栅氧可靠性不足的问题；三是栅极-漏极电容高，栅极驱动级的功率需求无法进一步降低；最后，当电压变化较大时，容易导致寄生导通的发生，减少器件使用寿命。

实用新型内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种改良型低功率超结金属栅场效应晶体管，通过运用超结结构达成耐高压、通态电阻低的效果，并采用肖特基二极管形成电场屏蔽，降低了栅极沟槽的底部电场，改善了栅氧化层的可靠性，同时改善栅电极结构进一步降低栅极驱动级的功率需求以及改善器件使用寿命。

本实用新型的技术方案是：一种改良型低功率超结金属栅场效应晶体管，包括N⁺衬底层和至少二个设于N⁺衬底层顶面上的N^-耐压漂移层；所述N^-耐压漂移层的底部两侧设有P^-电荷补偿区，所述N^-耐压漂移层的顶部设有包裹该N^-耐压漂移层的肖特基二极管，所述N^-耐压漂移层的顶面设有栅极沟槽、源极P⁺体区和漏极P⁺体区，所述栅极沟槽延伸至N^-耐压漂移层内，所述源极P⁺体区和漏极P⁺体区分别设于栅极沟槽的两侧，所述源极P⁺体区的顶面上设有N⁺源区，所述漏极P⁺体区的顶面上设有N⁺漏区；所述肖特基二极管的底面与所述P^-电荷补偿区的顶面接触，所述肖特基二极管的底面低于栅极沟槽的底面；所述栅极沟槽中设有高于该栅极沟槽的多晶硅填充沟槽，所述栅极沟槽与多晶硅填充沟槽之间设有氧化层，所述多晶硅填充沟槽高于该栅极沟槽的部分包裹有介电层，所述氧化层和介电层形成包裹多晶硅填充沟槽的密封层；所述多晶硅填充沟槽低于栅极沟槽的部分的宽度，大于多晶硅填充沟槽高于栅极沟槽的部分的宽度；所述多晶硅填充沟槽内设有向其顶部延伸的栅电极；所述栅电极中至少有一个栅电极的顶端设于肖特基二极管内，所述栅电极中至少有一个栅电极的顶端外露于肖特基二极管。

优选地，所述肖特基二极管和与其对应的N⁺源区共用金属电极。

优选地，该改良型低功率超结金属栅场效应晶体管的源极采用对接式接触孔结构，所述对接式接触孔的结构是N⁺源区和源极P⁺体区紧靠在一起，金属孔跨在N⁺源区和源极P⁺体区的交接处，金属孔长度为普通孔的两倍。

本实用新型的有益效果是：

1、使用超结金属栅场效应晶体管技术，在耐压漂移层中加入P^-电荷补偿区，使得击穿电压升高，耐高压，且通态电阻低，功耗低；

2、对超结金属栅场效应晶体管的结构进行改良，在现有超结金属栅场效应晶体管的基础上设置肖特基二极管，通过肖特基二极管对包围在其内部的耐压漂移层的部分区域形成一个屏蔽区，降低了栅极沟槽的底部电场，改善了栅极氧化层的可靠性，栅电极被栅氧化层和介电层完全包围，达到保护栅电极的目的；

3、将多个栅电极中的一些外露于肖特基二极管，另一些设于肖特基二极管内，可降低栅极-源极电容，而增加源栅-漏极电容，从而降低了栅极电荷，进一步降低了栅极驱动级的功率需求；

4、多晶硅填充沟槽具备上窄下宽的结构，在多晶硅填充沟槽较窄的顶部电流密度变大，而多晶硅填充沟槽的漏区有接触结构，因此，即使在大电压变化的情况下，也不会使栅极电势远离漏极电势，从而避免了寄生导通的发生，改善了器件使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；