專利名稱：場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有源極、漏極和柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
結(jié)合在汽車領(lǐng)域中使用的控制設(shè)備，已經(jīng)公知采用焊點(diǎn)、粘接連 接和線束連接用于元件與電路載體或元件包裝的電接觸。電路載體例 如是有機(jī)印刷電路板或陶瓷印刷電路板。
此外還已經(jīng)公知MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在功率末級(jí)中用作開關(guān)元 件，例如在汽車領(lǐng)域的風(fēng)扇馬達(dá)中。
所采用的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以是n型或p型的增強(qiáng)MOSFET。 這種MOSFET具有源極、漏極和柵極。如果在n型的增強(qiáng)型MOSFET 中在漏極和源極之間施加正電壓，在柵極和源極之間也施加預(yù)定大小 的正電壓(柵極電壓)，則該MOSFET導(dǎo)通。如果柵極電壓下降到低 于預(yù)定值，則MOSFET截止。用于截止MOSFET的柵極電壓必須由 外部預(yù)先給定，因?yàn)镸OSFET不能自己消除柵極上的電場(chǎng)。換句話說， 這意味著在公知的MOSFET中柵極上的電荷不能通過該元件本身流向 地或源極。因此已經(jīng)建議設(shè)置一個(gè)外部的從柵極到地的電流路徑，該 電流路徑可以采用線束連接、焊點(diǎn)或粘接連接來實(shí)現(xiàn)。通過該外部電 流路徑可以將柵極上存在的電荷流出，從而去除柵極和源極或者柵極 和漏極之間的電場(chǎng)并使MOSFET截止。
如果在運(yùn)行時(shí)由于熱的、熱機(jī)械的或者化學(xué)的負(fù)荷而導(dǎo)致所設(shè)置 的線束連接、焊點(diǎn)或粘接連接出現(xiàn)損壞，則柵極上存在的電荷無法流 出。這導(dǎo)致MOSFET以不期望的方式保持在導(dǎo)通狀態(tài)。其結(jié)果是設(shè)置 在MOSFET的漏極-源極電流路徑中的電子元件出現(xiàn)過熱。其中包括 MOSFET本身以及歐姆電阻和線團(tuán)/扼流圍。如果結(jié)合汽車的控制設(shè)備 MOSFET用作功率末級(jí)中的開關(guān)元件，則可能導(dǎo)致該控制設(shè)備的完全 損壞和/或起火，以及可能整個(gè)汽車的完全損壞和/或起火。

發(fā)明內(nèi)容
在采用具有權(quán)利要求1給出的特征的場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，上面描述 的缺陷即使在所設(shè)置的線束連接、焊點(diǎn)或粘接連接出現(xiàn)損壞時(shí)或者沒 有這些連接時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)。因?yàn)橥ㄟ^在權(quán)利要求1中給出的、在
MOSFET上引導(dǎo)漏電流的連接，可以通過柵極和地(=基底或稱源極 或漏極)之間流動(dòng)的漏電流對(duì)該MOSFET的柵極放電。
該漏電流相對(duì)于目前的集成半導(dǎo)體末級(jí)電路來說具有以下優(yōu)點(diǎn) 可以通過簡(jiǎn)單的方式和方法來實(shí)現(xiàn)柵極的放電。是一種高歐姆電流路 徑的漏電流具有比較大的時(shí)間常量，該時(shí)間常量位于幾秒的范圍內(nèi)。 只需要注意這樣測(cè)定該時(shí)間常量，使得MOSFET在柵極到地的外部連 接損壞時(shí)足夠快速地?cái)嚅_，從而避免MOSFET本身的過熱以及設(shè)置在 漏極-源極路徑中的其它元件的過熱。
所有目前公知的功率MOSFET都具有非常復(fù)雜的外圍電路。該外 圍電路雖然向MOSFET提供了抵抗過載的保護(hù)，但是明顯更費(fèi)事并因 此導(dǎo)致成本更高。此外公知的外圍電路不向柵極和地之間的連接提供 抵御損壞的直接保護(hù)，從而不能對(duì)柵極放電。


本發(fā)明的其它特征由借助附圖對(duì)本發(fā)明的示例性解釋給出。 圖1示出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 圖2示出按照本發(fā)明第二實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 圖3示出按照本發(fā)明第三實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。 圖4示出根據(jù)與柵極之間的距離示出在圖3所示P區(qū)摻雜的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。這種 MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管是n型的增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。其具有柵極 G、源極S和漏極D。柵極端子由鋁和N+聚合硅制成，并且通過二氧 化硅層Si02與P基底連接。為P基底分配MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的笫四 端子B。該端子B在該實(shí)施方式中不用于控制目的，而是與源極S連 接。在P基底中存在兩個(gè)N+摻雜區(qū)。 一個(gè)摻雜區(qū)與源極S連接。另一 個(gè)N+摻雜區(qū)與漏極D連接。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，在二氧化硅層Si02中少量摻雜地植
入Na離子或受主，該Na離子或受主在柵極G和地或者在柵極G和基 底S( -地)之間形成高歐姆的電流路徑。通過該電流路徑流動(dòng)漏電流， 如果MOSFET應(yīng)當(dāng)設(shè)置到截止?fàn)顟B(tài)，則可以通過該漏電流對(duì)柵極G放 電。如果在運(yùn)行時(shí)由于熱的、熱機(jī)械的或者化學(xué)的負(fù)荷而損壞了應(yīng)當(dāng)
線束連接、焊點(diǎn)或粘接連接，則所述漏電流路徑也存在。
圖2示出按照本發(fā)明第二實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖2所 示的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是n型的增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。該 MOSFET具有柵極G、源極S和漏極D。柵極G由鋁和N+聚合硅制 成，并且通過二氧化硅層SK)2與P基底連接。為P基底分配MOS場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的第四端子B。該端子B在圖2所示的實(shí)施方式中也不用 于控制目的，而是與源極S連接。在P基底中存在兩個(gè)N+摻雜區(qū)。一 個(gè)摻雜區(qū)與源極S連接。另一個(gè)N+摻雜區(qū)與漏極D連接。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，柵極G通過歐姆電阻R與N+摻雜區(qū) 之一連接，并由此與源極S連接。該歐姆電阻R形成柵極G和源極S 之間的高歐姆漏電流路徑。通過該電流路徑流動(dòng)漏電流，如果MOSFET 應(yīng)當(dāng)設(shè)置到截止?fàn)顟B(tài)，則可以通過該漏電流對(duì)柵極G放電。如果在運(yùn) 行時(shí)由于熱的、熱機(jī)械的或者化學(xué)的負(fù)荷而損壞應(yīng)當(dāng)在柵極和存在的 各電路載體或者存在的各元件包裝之間產(chǎn)生電接觸的線束連接、焊點(diǎn) 或粘接連接，則所述漏電流路徑也存在。
圖3示出按照本發(fā)明第三實(shí)施方式的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖3所 示的MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管也是n型的增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。該 MOSFET具有柵極G、源極S和漏極D。柵極G由鋁和N+聚合硅制 成，并且通過二氧化硅層Si02與P基底連接。為P基底分配MOS場(chǎng) 效應(yīng)晶體管的笫四端子B。該端子B在圖3所示的實(shí)施方式中也不用 于控制目的，而是與源極S連接。在P基底中存在兩個(gè)N+摻雜區(qū)。一 個(gè)摻雜區(qū)與源極S連接。另一個(gè)N+摻雜區(qū)與漏極D連接。此外在柵極 和與源極S連接的N+摻雜區(qū)之間存在一個(gè)P硅塊。
第三實(shí)施方式在柵極G和源極S之間實(shí)現(xiàn)了肖特基二極管。柵極 G如上所述是由鋁和N+聚合硅制成。由于鋁和N+聚合硅的逸出功小 于設(shè)置在柵極G和源極S之間的P硅塊的逸出功，因此所示裝置表現(xiàn)
出肖特基二極管的作用。由于柵極G具有比源極S更高的電位，因此 該肖特基二極管反向極化或截止。由此在柵極和源極之間只流過漏電流。
由于P硅和N+聚合硅之間的逸出功隨著P硅區(qū)的摻雜而增大，因 此在柵極G附近的P硅區(qū)的摻雜優(yōu)選選擇為較低或較弱。但是隨著與 柵極G的距離逐漸增大，P摻雜也增大，因?yàn)槁╇娏髋c該摻雜幾乎成 正比地增長(zhǎng)，由此N+源極區(qū)和P硅區(qū)之間的空間電荷區(qū)沒有占據(jù)整個(gè) P硅區(qū)。通過選擇這樣的摻雜特性，可以按照期望的方式調(diào)節(jié)漏電流。
上面借助n型的增強(qiáng)型MOSFET描述了本發(fā)明。但是本發(fā)明也可 用于p型的增強(qiáng)型MOSFET,其中柵極的放電通過漏極D進(jìn)行。在設(shè) 置損耗型MOSFET的情況下，必須通過合適的負(fù)電壓或正電壓負(fù)責(zé)將 MOSFET可靠截止。
圖4示出說明圖3所示的P區(qū)根據(jù)與柵極之間的距離的摻雜的圖。 從該圖中可以看出P摻雜隨著與柵極之間的距離增大而增長(zhǎng)，其中該 增長(zhǎng)呈線性變化。
本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域在汽車領(lǐng)域。在此例如借助控制設(shè)備控制 具有一個(gè)或多個(gè)MOSFET的功率末級(jí)。這種控制設(shè)備可以是風(fēng)扇馬達(dá) 控制設(shè)備。但是本發(fā)明的內(nèi)容也可以優(yōu)選的方式用于其它開關(guān)大電流 的控制設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種具有源極、漏極和柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管在柵極和源極之間或者在柵極和漏極之間或者在柵極和基底之間具有引導(dǎo)漏電流的連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，引導(dǎo)漏電 流的連接是二氧化硅層，在該二氧化硅層中為了形成高歐姆電流路徑 而植入離子(圖1 )。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，引導(dǎo)漏電 流的連接具有高歐姆電阻(R)(圖2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，引導(dǎo)漏電 流的連接是肖特基二極管(圖3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，在柵極(G) 和源極(S )之間存在P硅塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述P硅 塊的P摻雜隨著與柵極之間的距離增大而增長(zhǎng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述P硅 塊的P摻雜隨著與柵極之間的距離增大而線性增長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有源極、漏極和柵極的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管在柵極和源極之間或者在柵極和漏極之間或者在柵極和基底之間具有引導(dǎo)漏電流的連接。
文檔編號(hào)H01L29/40GK101180735SQ200680017271
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月20日
發(fā)明者A·查鮑德, J·杜爾, K·沃格特萊恩德, U·沃斯特拉多維斯基 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司