1、功率金属氧化物半导体场效晶体管(功率mosfet)由于具有较低的栅极驱动电压和快速开关速度,已成为业界惯用的功率元件。
2、为了获得更高的元件击穿电压(bvd),功率mosfet通常具有较大的多晶硅栅极宽度,然而,其缺点是会导致更高的栅极-漏极电容(cgd),并且在高频开关操作期间产生更高的功率损耗(power loss)。
3、降低栅极漏极电容(cgd)的一种作法是将多晶硅栅极分割成较小的栅极和场栅极(field gate),并使场栅极连接至源极掺杂区或另一端点。但是,上述方法的缺点是造成元件尺寸变大,且元件的导通电阻(ron)也会更高,故仍会有功率损耗的问题。
1、本发明的主要目的在于提供一种功率元件及其制作方法,以解决上述现有技术的不足和缺点。
2、本发明一方面提供一种功率元件,包含:第一导电型的基底;第一导电型的离子阱,位于所述基底中;第一导电型的基体区,位于所述离子阱中;第二导电性的源极掺杂区,位于所述基体区中;第二导电性的漏极掺杂区,位于所述离子阱中;以及多个栅极,设置在所述源极掺杂区和所述漏极掺杂区之间的所述基底上,其中,所述多个栅极沿第一方向彼此平行延伸,又其中,所述多个栅极包含与所述源极掺杂区相邻的第一栅极、与所述漏极掺杂区相邻的第二栅极、以及位于所述第一栅极和所述第二栅极之间的叠栅结构。
5、根据本发明实施例,所述功率元件另包含:在所述深p型阱下方的所述基底中的深n型阱。
7、根据本发明实施例,所述叠栅结构包含浮置栅和叠置在所述浮置栅上的控制栅。
9、根据本发明实施例,在所述浮置栅和所述控制栅之间设置有氧化物-氮化物-氧化物(ono)层。
11、根据本发明实施例,所述功率元件另包含:第一栅极接触,电连接至所述第一栅极;第二栅极接触,电连接至所述第二栅极;浮置栅接触,电连接至所述浮置栅;源极接触,电连接至所述源极掺杂区;以及漏极接触,电连接至所述漏极掺杂区。
12、根据本发明实施例,所述功率元件另包含:具有第二导电性的漂移区,位于所述离子阱中,其中,所述漂移区与所述基体区间隔开,又其中,所述第一栅极位于所述基体区和所述漂移区之间。
13、本发明另一方面提供一种形成功率元件的方法,包含:提供第一导电型的基底;在所述基底中形成第一导电型的离子阱;在所述离子阱中形成第一导电型的基体区;在所述基体区中形成第二导电性的源极掺杂区;在所述离子阱中形成第二导电性的漏极掺杂区;以及在所述源极掺杂区和所述漏极掺杂区之间的所述基底上形成多个栅极,其中,所述多个栅极沿第一方向彼此平行延伸,又其中,所述多个栅极包含与所述源极掺杂区相邻的第一栅极、与所述漏极掺杂区相邻的第二栅极、以及位于所述第一栅极和所述第二栅极之间的叠栅结构。
16、根据本发明实施例,所述方法另包含:在所述深p型阱下方的所述基底中形成深n型阱。
18、根据本发明实施例,所述叠栅结构包含浮置栅和层叠在所述浮置栅上的控制栅。
20、根据本发明实施例,在所述浮置栅和所述控制栅之间设置有氧化物-氮化物-氧化物(ono)层。
22、根据本发明实施例,所述方法另包含:形成与所述第一栅极电连接的第一栅极接触;形成与所述第二栅极电连接的第二栅极接触;形成与所述浮置栅电连接的浮置栅接触;形成与所述源极掺杂区电连接的源极接触;以及形成与所述漏极掺杂区电连接的漏极接触。
23、根据本发明实施例,所述方法另包含:在所述离子阱中形成具有第二导电性的漂移区,其中所述漂移区与所述基体区间隔开。
24、本发明又另一方面提供一种功率元件的布局结构,包含:基底;扩散区,位于所述基底中,所述扩散区被沟槽隔离区包围;源极掺杂区和一漏极掺杂区,位于所述扩散区中;以及多个栅极,设置在所述源极掺杂区和所述漏极掺杂区之间的所述基底上,其中,所述多个栅极彼此平行延伸并横跨所述扩散区,其中,所述多个栅极包含与所述源极掺杂区相邻的第一栅极、与所述漏极掺杂区相邻的第二栅极、以及位于所述第一栅极和所述第二栅极之间的叠栅结构。
2.根据权利要求1所述的功率元件,其特征在于,所述第一导电型为p型,所述第二导电型为n型。
3.根据权利要求1所述的功率元件,其特征在于,所述第一导电型的离子阱为深p型阱。
5.根据权利要求1所述的功率元件,其特征在于,所述叠栅结构与所述第一栅极和所述第二栅极绝缘。
6.根据权利要求1所述的功率元件,其特征在于,所述叠栅结构包含浮置栅和叠置在所述浮置栅上的控制栅。
7.根据权利要求6所述的功率元件,其特征在于,所述浮置栅从所述控制栅的底部沿第二方向突出。
8.根据权利要求6所述的功率元件,其特征在于,在所述浮置栅和所述控制栅之间设置有氧化物-氮化物-氧化物(ono)层。
9.根据权利要求1所述的功率元件,其特征在于,所述多个栅极为多晶硅栅极。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一导电型为p型,所述第二导电型为n型。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一导电型的离子阱是深p型阱。
16.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述叠栅结构与所述第一栅极和所述第二栅极绝缘。
17.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述叠栅结构包含浮置栅和层叠在所述浮置栅上的控制栅。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述浮置栅从所述控制栅的底部沿第二方向突出。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,在所述浮置栅和所述控制栅之间设置有氧化物-氮化物-氧化物(ono)层。
20.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述多个栅极是多晶硅栅极。
本发明公开一种功率元件及其制作方法,其中该功率元件包含:基底;离子阱,位于基底中;基体区,位于离子阱中;源极掺杂区,位于基体区中;漏极掺杂区,位于离子阱中;以及多个栅极,设置在源极掺杂区和漏极掺杂区之间的基底上。多个栅极包含与源极掺杂区相邻的第一栅极、与漏极掺杂区相邻的第二栅极、以及位于第一栅极和第二栅极之间的叠栅结构。
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