电位，此时能够电关闭晶体管。中央栅电极204使电场向电流的垂直方向耗尽外延层201。在外延层201的相对侧通常存在相同的中央栅电极204的结构，从两侧耗尽外延层201，使外延层201中的杂质离子浓度降低。同时，体区207是注入掺杂P型杂质离子区域，外延层201是掺杂N型杂质区域，体区207和外延层201相互耗尽载流子，使外延层201的杂质离子浓度再次降低。外延层201的杂质离子浓度降低，晶体管的击穿电压升高，器件的耐压能力增强。即在晶体管的外延层掺杂相同的杂质浓度时，本实用新型的晶体管具备更高的击穿电压。
[0026]当晶体管正向导通时，中央栅电极204接高电位，第一栅电极206处于正向偏置，此时能够电开启晶体管，中央栅电极204与第一栅电极206同时作用在导通沟道上，吸引更多的电子，加强导通沟道的开启程度，减小导通沟道部分的导通电阻。中央栅电极204接高电位，在中央栅电极204和第一栅电极206的非重叠部分，即外延层201，就会感应出更多的电子，进一步减小外延层201部分导通电阻，压降减小。同时，在晶体管达到相同的击穿电压时，本实施例晶体管的外延层201，能够掺杂的杂质离子浓度能够更高，此时，正向导通时的外延层201的电阻率降低，再次降低了外延层201部分的导通电阻，本实用新型的晶体管具备较低的导通电阻。
[0027]本实施例晶体管的中央栅电极204将第一栅电极206与漏极213隔开，第一栅电极206的长度大于体区207的深度，且小于中央栅电极204的长度，在外延层201的厚度不变时，由于中央栅电极204和中央栅极氧化层203的存在，第一栅电极206与漏极213之间的间隔距离加大，相当于增加了由栅极和漏极213组成的寄生电容间的场板间距，间距增大，寄生电容减小，即第一栅电极206到漏极213的寄生电容减小，使晶体管可以工作在较高的频率范围，具有更快的开关速度和较小的开关损耗。并且，本实施例晶体管可以降低器件的导通电阻和开关时间，因此，能够得到比较低FOM值。
[0028]因此，本实施例提供的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，能够提高器件的耐压能力和器件的开关速度，并且降低器件的导通电阻。此外，本实施例晶体管还具有制作材料生产量大等优点。
[0029]本实施例晶体管的氧化层包括第一栅极氧化层205和中央栅极氧化层203，第一栅极氧化层205位于沟槽202的上部侧壁，能够电隔离第一栅电极206和体区207。在第一栅电极206连接零电位时，排斥体区207中的电子，晶体管处于关闭状态。在第一栅电极206连接高电位时，吸引体区207中的电子，第一栅极氧化层205阻挡电子被中和，形成导通沟道。第一栅极氧化层205还包括第一栅电极206的侧表面的氧化层，用于电隔离第一栅电极206和中央栅电极204。两处的第一栅极氧化层205是在同一制程中完成。中央栅极氧化层203位于沟槽202的底部，并延伸于沟槽202侧壁，止于第一栅电极206的底面，中央栅极氧化层203能够电隔离中央栅电极204和外延层201。在中央栅电极204接通高电位时，吸引外延层201中的电子，且阻挡电子不被中央栅电极204中和，减小导通时的外延电阻，减小压降。中央栅极氧化层203的厚度大于设定值，其设定值是晶体管击穿电压的氧化层的厚度值。击穿电压越高，所需的中央栅极氧化层203越厚。中央栅极氧化层203的厚度大于第一栅极氧化层205，确保晶体管正向导通时，能够正常工作，且反向偏置时，晶体管不易被击穿。第一栅极氧化层205和中央栅极氧化层203采用二氧化硅，通过热生长的方式，生成致密的氧化层。在沟槽202中，两个第一栅电极206的顶面相齐平，在刻蚀栅极多晶硅步骤中同时完成。第一栅电极206和中央栅电极204的材质是多晶硅，采用淀积的方式生成含有杂质离子的多晶硅，生产量大，便于取材。第一栅电极206和中央栅电极204的材质是多晶硅，采用淀积的方式生成含有杂质离子的多晶硅。本实施例晶体管的沟槽开口处还包括隔离氧化层，该隔离氧化层包括硼磷硅玻璃、硅玻璃或磷硅玻璃，能够隔离沟槽202中的栅电极。
[0030]尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
【主权项】
1.一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，包括: 外延层、体区、栅电极和氧化层， 所述外延层是预先生长的，并在外延层的顶面设有沟槽； 所述体区位于所述沟槽之间，并向所述外延层的底面方向延伸至预定位置； 所述栅电极位于所述沟槽内，且平行于所述体区的延伸方向， 所述栅电极包括两个第一栅电极和位于所述第一栅电极之间的中央栅电极， 所述第一栅电极的长度大于所述体区深度，且小于所述中央栅电极的长度， 所述中央栅电极，用于接低电位时，耗尽所述外延层和/或，接高电位时，增强所述体区中的导通沟道和/或感应所述外延层的多数载流子； 所述氧化层附于所述沟槽的底部、侧壁和所述第一栅电极的侧表面。2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于， 所述氧化层包括第一栅极氧化层和中央栅极氧化层， 所述第一栅极氧化层位于所述沟槽的上部侧壁及所述第一栅电极的侧表面，用于将所述第一栅电极和所述体区及所述中央栅电极隔开； 所述中央栅极氧化层位于所述沟槽的底部，并延伸于所述沟槽侧壁，止于所述第一栅电极的底面，用于电隔离所述中央栅电极和所述外延层。3.根据权利要求2所述的晶体管，其特征在于， 所述中央栅极氧化层的厚度大于所述第一栅极氧化层的厚度。4.根据权利要求2所述的晶体管，其特征在于， 所述中央栅极氧化层的厚度值还大于设定值。5.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于， 所述中央栅电极连接低电位时，第一栅电极接零电位，用于电关闭所述晶体管； 所述中央栅电极连接高电位时，第一栅电极处于正向偏置，用于电开启所述晶体管。6.根据权利要求5所述的晶体管，其特征在于， 所述两个第一栅电极的顶面相齐平。7.根据权利要求5所述的晶体管，其特征在于， 所述栅电极的材质是多晶硅。8.根据权利要求5所述的晶体管，其特征在于， 所述位于同一沟槽的两个第一栅电极的顶面相齐平。9.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于， 所述晶体管还包括位于所述沟槽开口处的隔离氧化层，用于隔离所述栅电极。10.根据权利要求9所述的晶体管，其特征在于， 所述隔离氧化层包括硼磷硅玻璃、硅玻璃或磷硅玻璃。
【专利摘要】本实用新型提供一种功率金属氧化物半导体场效应晶体管，该晶体管包括外延层、体区、栅电极和氧化层，外延层是预先生长的，并在外延层的顶面设有沟槽。体区位于沟槽之间，并向外延层的底面方向延伸至预定位置。栅电极位于沟槽内，且平行于体区的延伸方向，栅电极包括两个第一栅电极和位于第一栅电极之间的中央栅电极，第一栅电极的长度大于体区深度，且小于中央栅电极的长度。中央栅电极用于接低电位时，耗尽外延层和/或，接高电位时，增强体区中的导通沟道和/或感应外延层的多数载流子。氧化层附于沟槽的底部、侧壁和第一栅电极的侧表面。本实用新型提供的功率金属氧化物半导体场效应晶体管，能够提高耐压能力和开关速度，并降低导通电阻。
【IPC分类】H01L21/336, H01L29/423, H01L29/78
【公开号】CN205319163
【申请号】CN201620036779
【发明人】王新
【申请人】晶科华兴集成电路（深圳）有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月14日