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功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管及其制造方法與流程

文檔序號(hào):11434571閱讀:385來源:國知局
功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管及其制造方法與流程

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2015年10月30日提交的韓國專利申請(qǐng)no.10-2015-0152213的優(yōu)先權(quán),出于所有目的,該申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過引用而并入。

以下描述涉及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)。以下描述還涉及構(gòu)成雙向二極管且被配置成控制通過該雙向二極管的電流流動(dòng)的功率mosfet以及用于制造這樣的功率mosfet的方法。



背景技術(shù):

功率mosfet可以用在包括至少一個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)單元的電池保護(hù)電路中。在功率mosfet中,高濃度n+襯底用作漏電極。結(jié)果,襯底的下部可以成為漏電極并且漏電極可以在晶片中被公共連接。這樣的電池保護(hù)電路要求功率mosfet在預(yù)定尺寸下具有高電子遷移率,以便提高電池組的效率并且更高效地使用空間。在相關(guān)技術(shù)中,電池保護(hù)電路主要采用正溫度系數(shù)的電阻器(ptc),但ptc的精度低并且ptc容易出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷,因此ptc的成本高。結(jié)果,近年來已經(jīng)利用功率mosfet代替電池保護(hù)電路中的ptc方法。

相關(guān)技術(shù)中的電池保護(hù)電路包括兩個(gè)功率mosfet和集成電路,并且通過集成電路根據(jù)電池的充電方向或放電方向來控制各個(gè)功率mosfet。然而,在這樣的電池保護(hù)電路中,當(dāng)使用兩個(gè)功率mosfet時(shí),導(dǎo)通電阻ron高并且電路的面積也增加,因此成本增加。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

提供本發(fā)明內(nèi)容部分以便以簡化形式介紹對(duì)下文詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本發(fā)明內(nèi)容部分既不旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征,也不旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。

在一個(gè)一般方面中,一種功率mosfet包括:絕緣層;第一導(dǎo)電類型摻雜層,其位于絕緣層的底部;第二導(dǎo)電類型體,其位于第一導(dǎo)電類型摻雜層的底部;柵電極,其與絕緣層的底部相鄰并且在其他區(qū)域中被絕緣膜覆蓋,并且該柵電極突出以穿透第二導(dǎo)電類型體;以及源電極,其包括位于絕緣層的頂部的第一區(qū)域和通過穿透絕緣層而與第一導(dǎo)電類型摻雜層接觸的第二區(qū)域。

功率mosfet還可以包括偏置電極,其被定位成與源電極間隔開并且通過穿透絕緣層而與第二導(dǎo)電類型體接觸。

功率mosfet還可以包括第一導(dǎo)電類型外延層,其位于第二導(dǎo)電類型體的底部并且被柵電極插入。

功率mosfet還可以包括第一導(dǎo)電類型襯底,其中,第一導(dǎo)電類型外延層由與第一導(dǎo)電類型襯底相同的晶體材料形成。

第二導(dǎo)電類型體可以與被定位成彼此間隔開的第一導(dǎo)電類型外延層和第一導(dǎo)電類型摻雜層連接以形成雙向二極管區(qū)域。

雙向二極管區(qū)域可以是pn結(jié)二極管。

偏置電極可以向第二導(dǎo)電類型體施加偏置電壓以生成朝向第一導(dǎo)電類型外延層或第一導(dǎo)電類型摻雜層的電流流動(dòng)。

第一導(dǎo)電類型摻雜層可以是通過省去針對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極的區(qū)域的刻蝕工藝而形成的,以形成具有第二導(dǎo)電類型體與源電極之間的深度的第一導(dǎo)電類型摻雜層。

第一導(dǎo)電類型摻雜層可以是通過針對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極的區(qū)域的一部分的刻蝕工藝形成的,以形成第二導(dǎo)電類型體與源電極之間的深度。

第一導(dǎo)電類型摻雜層可以被形成為具有0.3μm至0.5μm的深度,并且可以防止源電極與第二導(dǎo)電類型體彼此接觸。

第一導(dǎo)電類型摻雜層可以被形成為具有至少12v的閾值電壓,并且可以防止源電極與第二導(dǎo)電類型體彼此接觸。

絕緣層可以使源電極與柵電極彼此絕緣,并且絕緣層的用于使源電極和第一導(dǎo)電類型摻雜層接觸的區(qū)域可以被刻蝕。

在另一個(gè)一般方面中,一種用于制造功率mosfet的方法包括:在第二導(dǎo)電類型體的頂部以一定深度形成摻雜有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的第一導(dǎo)電類型摻雜層,該第二導(dǎo)電類型體位于第一導(dǎo)電類型外延層的頂部;形成穿透第一導(dǎo)電類型摻雜層和第二導(dǎo)電類型體的柵電極;在第一導(dǎo)電類型摻雜層的頂部形成絕緣層;對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層保持該深度;以及在所刻蝕的絕緣層的部分區(qū)域處形成源電極。

該深度可以對(duì)應(yīng)于足以防止第二導(dǎo)電類型體與源電極彼此接觸的深度。

對(duì)絕緣層的刻蝕可以包括對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕以防止第二導(dǎo)電類型體與源電極彼此接觸。

對(duì)絕緣層的刻蝕包括對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層被形成為具有0.3μm至0.5μm的深度。

第一導(dǎo)電類型摻雜層的形成包括摻雜第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)使得第一導(dǎo)電類型摻雜層被形成為具有至少12v的閾值電壓。

該方法還可以包括在所刻蝕的絕緣層的未形成源電極的部分區(qū)域處形成偏置電極。

偏置電極的形成可以包括向第二導(dǎo)電類型體施加偏置電壓以生成朝向第一導(dǎo)電類型外延層或第一導(dǎo)電類型摻雜層的電流流動(dòng)。

在又一個(gè)一般方面中,一種用于制造功率mosfet的方法包括:在第一導(dǎo)電類型外延層的頂部形成彼此間隔開的柵電極;在第一導(dǎo)電類型外延層的頂部形成包圍彼此間隔開的柵電極的第二導(dǎo)電類型體;在第二導(dǎo)電類型體的頂部以一定深度形成摻雜有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的第一導(dǎo)電類型摻雜層;在第一導(dǎo)電類型摻雜層的頂部形成絕緣層;對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層保持該深度;以及在所刻蝕的絕緣層的部分區(qū)域處形成源電極。

對(duì)絕緣層的刻蝕可以包括對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕以防止第二導(dǎo)電類型體與源電極彼此接觸。

對(duì)絕緣層的刻蝕可以包括對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層被形成為具有0.3μm至0.5μm的深度。

第一導(dǎo)電類型摻雜層的形成可以包括摻雜第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)使得第一導(dǎo)電類型摻雜層形成至少12v的閾值電壓。

根據(jù)以下具體實(shí)施方式、附圖和所附權(quán)利要求書,其它特征和方面將是明顯的。

附圖說明

圖1是根據(jù)示例的電池保護(hù)電路的框圖。

圖2是示出圖1的示例中所示的電池保護(hù)電路的電路圖。

圖3是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的圖。

圖4是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的電路圖。

圖5a和圖5b是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的操作的圖。

圖6a和圖6b是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的多個(gè)保護(hù)元件的圖。

圖7是描述制造圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的過程的流程圖。

圖8是描述根據(jù)另一示例的制造電池保護(hù)電路的功率mosfet的過程的流程圖。

貫穿附圖和具體實(shí)施方式,相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。附圖可以不是按比例的,并且為了清楚、說明和方便起見,附圖中的元件的相對(duì)尺寸、比例和描繪可能被放大。

具體實(shí)施方式

提供以下詳細(xì)描述來幫助讀者獲得對(duì)本文所描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而,在理解本申請(qǐng)的公開內(nèi)容之后,本文所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的各種改變、修改和等同方案將是明顯的。例如,本文所描述的操作的序列僅是示例,并且不限于本文所闡述的這些,而是如在理解本申請(qǐng)的公開內(nèi)容之后將明白的,除了必須以一定順序發(fā)生的操作以外,本文所描述的操作的序列可以改變。另外,為了更加清楚和簡明,可以省略對(duì)本領(lǐng)域中公知的特征的描述。

本文所描述的特征可以以不同的形式實(shí)施,并且不應(yīng)被解釋為限于本文所描述的示例。相反,提供本文所描述的示例僅為了說明在理解本申請(qǐng)的公開內(nèi)容之后將會(huì)明白的實(shí)現(xiàn)本文所描述的方法、裝置和/或系統(tǒng)的許多可能方式中的一些。

在整個(gè)說明書中,當(dāng)諸如層、區(qū)域或襯底的元件被描述為在另一元件“上”、“連接至”或“耦接至”另一元件時(shí),該元件可以直接在另一元件“上”、直接“連接至”或“耦接至”另一元件,或者其間可以存在一個(gè)或多個(gè)其他元件。相反,當(dāng)一個(gè)元件被描述為“直接在另一元件上”、“直接連接至”或“直接耦接至”另一元件時(shí),其間不能存在其他元件。

如本文所使用的,術(shù)語“和/或”包括關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)中的任何兩個(gè)或更多個(gè)列出項(xiàng)中的任何一個(gè)和任何組合。

盡管在本文中可以使用諸如“第一”、“第二”和“第三”的術(shù)語來描述各種構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分,但這些構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分并不受這些術(shù)語限制。相反,這些術(shù)語僅用于將一個(gè)構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開。因此,在不背離示例的教導(dǎo)的情況下,在本文所描述的示例中所提及的第一構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分也可以被稱為第二構(gòu)件、部件、區(qū)域、層或部分。

為了便于描述,在本文中使用諸如“上方”、“上”、“下方”和“下”的空間相對(duì)術(shù)語來描述圖中所示的一個(gè)元件相對(duì)于另一元件的關(guān)系。這樣的空間相對(duì)術(shù)語旨在除了包含圖中所描繪的取向以外還包含裝置在使用中或操作中的不同取向。例如,如果圖中的裝置翻轉(zhuǎn),則被描述為相對(duì)于另一元件而言在“上方”或“上”的元件則將相對(duì)于另一元件在“下方”或“下”。因此,取決于裝置的空間取向,術(shù)語“上方”包括上方取向或下方取向。裝置還可以以其他方式(例如旋轉(zhuǎn)90度或以其他取向)定向,并且文本所使用的空間相對(duì)術(shù)語要被相應(yīng)地解釋。

本文所使用的術(shù)語僅用于描述各種示例,而并不用于限制本公開內(nèi)容。除非上下文明確指出,否則冠詞“a”、“an”和“the”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”指定所陳述的特征、數(shù)字、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合的存在,但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、數(shù)字、操作、構(gòu)件、元件和/或其組合的存在或添加。

由于制造技術(shù)和/或公差,圖中所示的形狀可能會(huì)發(fā)生變化。因此,本文所描述的示例并不限于圖中所示的特定形狀,而是包括在制造期間發(fā)生的形狀變化。

如在理解本申請(qǐng)的公開之后將明白的,本文所描述的示例的特征可以以各種方式進(jìn)行組合。此外,盡管本文所描述的示例具有各種配置,但如在理解本申請(qǐng)的公開之后將明白的,其他配置也是可能的。

如在本文中所使用的諸如“第一導(dǎo)電類型”和“第二導(dǎo)電類型”的表述可以是指相反的導(dǎo)電類型如n導(dǎo)電類型和p導(dǎo)電類型,并且在本文中使用這種表述描述的示例也包含互補(bǔ)示例。例如,第一導(dǎo)電類型為n并且第二導(dǎo)電類型為p的示例包含第一導(dǎo)電類型為p并且第二導(dǎo)電類型為n的示例。

示例的一個(gè)目的是提供一種控制通過雙向二極管的電流流動(dòng)的功率mosfet。

示例的另一目的是提供一種在源電極與第二導(dǎo)電類型體之間形成第一導(dǎo)電類型摻雜層以防止源電極接觸第二導(dǎo)電類型體的功率mosfet。

示例的另一目的是提供一種功率mosfet,其省去對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極的區(qū)域的刻蝕工藝。結(jié)果,第一導(dǎo)電類型摻雜層形成第二導(dǎo)電類型體與源電極之間的預(yù)定深度。

所公開的技術(shù)可以提供以下效果。然而,由于這并不意味著特定示例包括所有以下效果或僅包括以下效果,所以不要理解成所公開的技術(shù)的范圍受限于以下效果。

圖1是根據(jù)一個(gè)示例的電池保護(hù)電路的框圖,圖2是圖1的示例中所示的電池保護(hù)電路的電路圖。

參照?qǐng)D1和圖2的示例,電池保護(hù)電路1包括第一保護(hù)器10和第二保護(hù)器20。

例如,電池保護(hù)電路1在對(duì)嵌入在電子設(shè)備2中的電池進(jìn)行充電和放電時(shí)保護(hù)電池3。更詳細(xì)地,電池保護(hù)電路1保護(hù)包括多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)單元的電池3。在圖1的示例中,電池保護(hù)電路1防止過電流在電池3上流動(dòng)。因此,為了實(shí)現(xiàn)該目的,電池保護(hù)電路1可以中斷電池的充電或放電方向上的電流流動(dòng)。

在圖1的示例中,電子設(shè)備2通過適配器4與外部電源連接。在這樣的示例中,適配器4用于解決外部電源與電池3之間的電不平衡。適配器4接收外部電力并且將所接收到的外部電力轉(zhuǎn)換成適于對(duì)電池3進(jìn)行充電的水平。

在該示例中,電池保護(hù)電路1通過使用第一保護(hù)器10和第二保護(hù)器20來執(zhí)行對(duì)電池3的雙重保護(hù)過程。第一保護(hù)器10執(zhí)行對(duì)電池3的主要保護(hù)過程,第二保護(hù)器20執(zhí)行對(duì)電池3的輔助保護(hù)過程。即,第二保護(hù)器20可以作為第一保護(hù)器10的輔助部件來補(bǔ)充地且另外地執(zhí)行對(duì)電池3的保護(hù)過程。電池保護(hù)電路1通過這樣的雙重保護(hù)過程在對(duì)電池3進(jìn)行充電和放電時(shí)穩(wěn)定地保護(hù)電池3。

在圖2的示例中,第一保護(hù)器10包括第一保護(hù)集成電路11和多個(gè)保護(hù)元件12。在一個(gè)示例中,多個(gè)保護(hù)元件12被實(shí)現(xiàn)為雙mosfet。因此,第一保護(hù)集成電路11根據(jù)電池3的充電或放電來驅(qū)動(dòng)不同的保護(hù)元件12a和12b。例如,當(dāng)電池3被充電時(shí),第一保護(hù)集成電路11通過使用第二保護(hù)元件12b來中斷過電流的流動(dòng)。然而,當(dāng)電池3放電時(shí),第一保護(hù)集成電路11通過使用第一保護(hù)元件12a來中斷過電流的流動(dòng)。即,不同時(shí)使用多個(gè)保護(hù)元件12,而是根據(jù)電池3是處于充電情形還是放電情形來適當(dāng)使用相應(yīng)保護(hù)元件12。

相關(guān)技術(shù)中的多個(gè)相應(yīng)保護(hù)元件12可以與源電極體接觸以便實(shí)現(xiàn)單行二極管,或者被稱為單向二極管。例如,多個(gè)相應(yīng)保護(hù)元件12中的每個(gè)可以被設(shè)計(jì)成包括面向同一方向的單向二極管。因此,當(dāng)?shù)谝槐Wo(hù)元件12a包括面向漏極端子的單向二極管時(shí),第二保護(hù)元件12b也可以包括面向漏極端子的單向二極管。即,由第一保護(hù)集成電路11根據(jù)電池3的充電方向或放電方向來驅(qū)動(dòng)多個(gè)相應(yīng)保護(hù)元件12中的每個(gè)。

在圖2的示例中,第二保護(hù)器20包括第二保護(hù)集成電路21和功率mosfet100。在這樣的示例中,功率mosfet100被實(shí)現(xiàn)為單mosfet并且對(duì)應(yīng)于電池3的保護(hù)元件。第二保護(hù)集成電路21根據(jù)電池3的充電方向或放電方向來驅(qū)動(dòng)功率mosfet100。例如,功率mosfet100包括雙向二極管以控制雙向流動(dòng)的電流。例如,當(dāng)電池3被充電時(shí),第二保護(hù)集成電路21單向地驅(qū)動(dòng)功率mosfet100的雙向二極管,而當(dāng)電池3放電時(shí),第二保護(hù)集成電路21在另一方向上單向地驅(qū)動(dòng)功率mosfet100的雙向二極管。即,功率mosfet100通過包括雙向二極管的一個(gè)mosfet來實(shí)現(xiàn),并且因此以比使用多個(gè)保護(hù)元件的另一方法如替選地相關(guān)技術(shù)中的雙mosfet12更低的成本來實(shí)現(xiàn)。

第二保護(hù)集成電路21控制施加于功率mosfet100的偏置電壓以控制功率mosfet100的雙向二極管。即,第二保護(hù)集成電路21控制功率mosfet100的雙向二極管以中斷關(guān)于充電方向和放電方向二者的過電流的電流。隨后,圖3至圖8中詳細(xì)地描述了功率mosfet100的結(jié)構(gòu)和操作。

功率mosfet100可以在與多個(gè)保護(hù)元件12相比進(jìn)一步改進(jìn)的狀況下執(zhí)行相同的功能。更詳細(xì)地,功率mosfet100可以具有較低的導(dǎo)通電阻ron,并且還可以被實(shí)現(xiàn)為具有比多個(gè)保護(hù)元件12更小的面積。因此,電池保護(hù)電路1通過使用功率mosfet100減小了第二保護(hù)器20的芯片面積,以在制造電池保護(hù)電路1時(shí)節(jié)省成本并且提高精度。

圖3是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的圖。

參照?qǐng)D3的示例,功率mosfet100包括第一導(dǎo)電類型襯底310、第一導(dǎo)電類型外延層320、第二導(dǎo)電類型體330、第一導(dǎo)電類型摻雜層340、柵電極350、絕緣層360、源電極370以及偏置電極380。

在圖3的示例中,功率mosfet100不必限于這樣的示例,而是第一導(dǎo)電類型可以被實(shí)現(xiàn)為n型,第二導(dǎo)電類型可以被實(shí)現(xiàn)為p型。圖3僅用于描述特定示例,而并不用于限制示例的范圍。

例如,第一導(dǎo)電類型襯底310對(duì)應(yīng)于功率mosfet100的基底。在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型襯底310被實(shí)現(xiàn)為n型襯底。第一導(dǎo)電類型襯底310可以包括高濃度離子并且可以用作漏電極。即,第一導(dǎo)電類型襯底310位于功率mosfet100的最下部以用作漏極。漏電極可以在晶片中被公共連接。

在圖3的示例中,第一導(dǎo)電類型外延層320位于第一導(dǎo)電類型襯底310的頂部。第一導(dǎo)電類型外延層320位于第二導(dǎo)電類型體330的底部,并且柵電極350插入到第一導(dǎo)電類型外延層320中。在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型外延層320生長在第一導(dǎo)電類型襯底310的頂部并且被實(shí)現(xiàn)為n-外延層。例如,第一導(dǎo)電類型外延層320可以由與第一導(dǎo)電類型襯底310相同的晶體材料形成。

在該示例中,第二導(dǎo)電類型體330以預(yù)定深度形成在第一導(dǎo)電類型外延層320的頂部。在這樣的示例中,第二導(dǎo)電類型體330形成在第一導(dǎo)電類型外延層320的頂部的部分區(qū)域處并且被實(shí)現(xiàn)為p型體。另外,正向偏置或反向偏置被施加于第二導(dǎo)電類型體330。第二導(dǎo)電類型體330與偏置電極380連接以接收來自偏置電極380的偏置電壓bin。在本文中,第二導(dǎo)電類型體330對(duì)應(yīng)于溝道區(qū)或耗盡區(qū)并且提供電流流動(dòng)的路徑。即,第二導(dǎo)電類型體330接收偏置電壓bin以形成溝道并且電流通過所形成的溝道流動(dòng)。

第二導(dǎo)電類型體330與被定位成彼此間隔開的第一導(dǎo)電類型外延層320和第一導(dǎo)電類型摻雜層340連接以形成雙向二極管區(qū)域。在一個(gè)示例中,第二導(dǎo)電類型體330從偏置電極370接收偏置電壓bin,以生成朝向第一導(dǎo)電類型外延層320或第一導(dǎo)電類型摻雜層340的電流流動(dòng)。同時(shí),根據(jù)一個(gè)示例,當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型體330被實(shí)現(xiàn)為p型體并且第一導(dǎo)電類型外延層320和第一導(dǎo)電類型摻雜層340分別被實(shí)現(xiàn)為n-外延層和n+摻雜層時(shí),雙向二極管可被實(shí)現(xiàn)為pn結(jié)二極管。

在圖3的示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340如具有預(yù)定深度那樣位于第二導(dǎo)電類型體330的頂部。在這樣的示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340的預(yù)定深度對(duì)應(yīng)于足以防止第二導(dǎo)電類型體330與源電極370彼此接觸的深度。在圖3的示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340被布置在絕緣層360和源電極370的底部。在這樣的示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340注入有高濃度離子以被實(shí)現(xiàn)為n+摻雜層。為了實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電類型摻雜層340的預(yù)定深度,離子注入的能量和劑量被相應(yīng)地控制。

在一個(gè)示例中,省去針對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極370的區(qū)域的刻蝕工藝以形成第二導(dǎo)電類型體330與源電極370之間的預(yù)定深度。更詳細(xì)地,省去針對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層340的面向源電極的第二區(qū)域372的區(qū)域的刻蝕工藝以保持預(yù)定深度。

在另一示例中,對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極370的區(qū)域的一部分進(jìn)行刻蝕以形成第二導(dǎo)電類型體330與源電極370之間的預(yù)定深度。即,在這樣的示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340的面對(duì)絕緣層360的區(qū)域的深度可以大于第一導(dǎo)電類型摻雜層340的面向源電極370的區(qū)域的深度。

在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340不特別限于這些指定特征,而是被形成為具有0.3μm至0.5μm的深度以防止源電極370與第二導(dǎo)電類型體330彼此接觸。在該示例中,0.3μm至0.5μm的深度對(duì)應(yīng)于防止在第一導(dǎo)電類型摻雜層340形成二極管區(qū)域時(shí)源電極370與第二導(dǎo)電類型體330體接觸的深度。即,第一導(dǎo)電類型摻雜層340與在第二導(dǎo)電類型體330中形成的溝道區(qū)連接以形成雙向二極管區(qū)的一部分。

在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340不特別限于上述特征,而是可以具有至少12v的閾值電壓以防止源電極370與第二導(dǎo)電類型體330彼此接觸。因此,12v的閾值電壓對(duì)應(yīng)于用于第一導(dǎo)電類型摻雜層340與第二導(dǎo)電類型體330形成二極管區(qū)域的電壓。即,第一導(dǎo)電類型摻雜層340與形成在第二導(dǎo)電類型體330中的溝道區(qū)連接以形成雙向二極管區(qū)域的一部分。

在圖3的示例中,柵電極350垂直地穿透第二導(dǎo)電類型體330和第一導(dǎo)電類型摻雜層340。此外,柵電極350與絕緣層360的下部相鄰并且在其他區(qū)域中由絕緣膜352覆蓋。被絕緣膜352覆蓋的柵電極350插入到第一導(dǎo)電類型外延層320中。柵電極350通過絕緣膜352與第二導(dǎo)電類型體330間隔開。即,柵電極350和第二導(dǎo)電類型體330通過絕緣膜352彼此絕緣。

例如,絕緣層360位于第一導(dǎo)電類型外延層320、第二導(dǎo)電類型體330、第一導(dǎo)電類型摻雜層340和柵電極350的頂部。在一個(gè)示例中,絕緣層360通過金屬氧化物膜技術(shù)實(shí)現(xiàn),并且絕緣層360的一部分可以被圖案化。更詳細(xì)地,絕緣層360形成在柵電極350的頂部上以使柵電極350與源電極370彼此間隔開??梢詫?duì)絕緣層360的下述區(qū)域進(jìn)行刻蝕:該區(qū)域不面向布置在這樣的區(qū)域的底部的柵電極350。

在圖3的示例中,絕緣層360使源電極370和柵電極350絕緣,并且用于使源電極370和第一導(dǎo)電類型摻雜層340接觸放置的所需區(qū)域被刻蝕。更詳細(xì)地,在這樣的示例中,絕緣層360的頂部面向源電極的第一區(qū)域371,并且第一導(dǎo)電類型摻雜層340的頂部面向源電極的第二區(qū)域372。即,在這樣的示例中,源電極370穿透絕緣層360的刻蝕區(qū)域。

源電極370穿透絕緣層360以便與第一導(dǎo)電類型摻雜層340連接。在圖3的示例中,由于第一導(dǎo)電類型摻雜層340的存在而防止源電極370與第二導(dǎo)電類型體330的接觸。更詳細(xì)地,源電極370包括面向絕緣層360的頂部的第一區(qū)域371和面向第一導(dǎo)電類型摻雜層340的頂部的第二區(qū)域372。在該示例中,源電極的第二區(qū)域372由絕緣層360的刻蝕區(qū)域形成。

在圖3的示例中,偏置電極380被定位成與源電極370間隔開并且通過絕緣層360與第二導(dǎo)電類型體330接觸。例如,偏置電極380向第二導(dǎo)電類型體330施加偏置電壓bin以生成朝向第一導(dǎo)電類型外延層320或第一導(dǎo)電類型摻雜層340的電流流動(dòng)。

圖4是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的電路圖,圖5a至圖5b是描述圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的操作的圖。

參照?qǐng)D4以及圖5a至圖5b的示例,功率mosfet100包括第一二極管410和第二二極管420以及第一過電壓抑制元件430。在圖4以及圖5a至圖5b的示例中,第一二極管410和第二二極管420被形成在功率mosfet100中形成的雙向二極管中。第一二極管410和第二二極管420可以被布置成以不同的方向與偏置電極380連接。在一個(gè)示例中,第一二極管410被布置成面向源電極370,而第二二極管420被布置成面對(duì)漏電極310。

在圖5a的示例中,偏置電極380向第二導(dǎo)電類型體330施加源電壓vss。在本文中,源電壓vss對(duì)應(yīng)于與源電極370的電壓具有等效電位的電壓。當(dāng)偏置電極380施加源電壓vss時(shí),第二導(dǎo)電類型體330和源電極370具有等效電位,結(jié)果,電流可以通過第二二極管420流動(dòng)。在一個(gè)示例中,當(dāng)偏置電極38施加源電壓vss時(shí),第二二極管420工作以防止功率mosfet100被過放電。

在圖5b的示例中,偏置電極380向第二導(dǎo)電類型體330施加漏電壓v-。在圖5b的示例中,漏電壓對(duì)應(yīng)于與漏電極310的電壓具有等效電位的電壓。當(dāng)偏置電極380施加漏電壓v-時(shí),第二導(dǎo)電類型體330和漏電極310具有等效電位,結(jié)果,電流能夠通過第一二極管410流動(dòng)。在一個(gè)示例中,當(dāng)偏置電極380施加漏電壓v-時(shí),第一二極管410工作以防止功率mosfet100被過充電。

因此,功率mosfet100形成由偏置電壓bin控制的雙向二極管區(qū)域,以在與由多個(gè)保護(hù)元件12提供的條件相比進(jìn)一步改進(jìn)的條件下執(zhí)行相同的功能。功率mosfet100可以執(zhí)行與形成單向二極管區(qū)域的兩個(gè)保護(hù)元件12相同的功能性能,或者甚至與兩個(gè)保護(hù)元件12相比進(jìn)一步改進(jìn)的功能性能。

在圖5b的示例中,第一過電壓抑制元件430位于源電極370與柵電極310之間。在這樣的示例中,第一過電壓抑制元件430通過以被管理方式向功率mosfet100施加過電壓來防止過電流流到功率mosfet100上。在一個(gè)示例中,第一過電壓抑制元件430可以被實(shí)現(xiàn)為瞬態(tài)電壓抑制(tvs)二極管。

圖6a和圖6b是示出圖2的示例中的電池保護(hù)電路的多個(gè)保護(hù)元件的圖。更詳細(xì)地,圖6a是示出被實(shí)現(xiàn)為雙mosfet的多個(gè)保護(hù)元件的電路圖,圖6b是示出被實(shí)現(xiàn)為雙mosfet的多個(gè)保護(hù)元件的布局的圖。

在圖6a中,多個(gè)保護(hù)元件12被實(shí)現(xiàn)為相關(guān)技術(shù)中的雙mosfet以包括第一保護(hù)元件12a和第二保護(hù)元件12b。在這樣的示例中,第一保護(hù)元件12a包括第二過電壓抑制元件612和面向漏極端子的單向二極管611,第二保護(hù)元件12b包括第三過電壓抑制元件622和面向漏極端子的單向二極管621。因此,根據(jù)該示例的功率mosfet100被實(shí)現(xiàn)為單mosfet以包括雙向二極管和第一過壓抑制元件430,并且與被實(shí)現(xiàn)為雙mosfet的多個(gè)保護(hù)元件12相比潛在地以較低的成本實(shí)現(xiàn)。

在圖6b中,用于第一保護(hù)元件12a和第二保護(hù)元件12b的芯片可以被制造為一個(gè)布局的各部分。同時(shí),功率mosfet100被實(shí)現(xiàn)為單mosfet以形成一個(gè)布局,并且被實(shí)現(xiàn)為與雙mosfet形成一個(gè)布局的多個(gè)保護(hù)元件12相比具有較小的面積。因此,功率mosfet100被實(shí)現(xiàn)為具有較小的面積并且因此以較低成本來制造。

圖7是描述制造圖2的示例中的電池保護(hù)電路的功率mosfet的過程的流程圖。

參照?qǐng)D7的示例,在步驟s710處,可以在第一導(dǎo)電類型襯底310的頂部生長第一導(dǎo)電類型外延層320??梢允褂门c第一導(dǎo)電類型襯底310相同的晶體來形成第一導(dǎo)電類型外延層320。在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型襯底310被實(shí)現(xiàn)為n型襯底,并且第一導(dǎo)電類型外延層320被實(shí)現(xiàn)為n-外延層。

在圖7的示例中,在步驟s720處,在第一導(dǎo)電類型外延層320的頂部以預(yù)定深度形成第二導(dǎo)電類型體330。在一個(gè)示例中,第二導(dǎo)電類型體330可以被實(shí)現(xiàn)為p型體。

在該示例中,在步驟s730處,在第二導(dǎo)電類型體330的頂部以預(yù)定深度形成第一導(dǎo)電類型摻雜層340。在一個(gè)示例中,第一導(dǎo)電類型摻雜層340被注入有高濃度n型雜質(zhì)以被實(shí)現(xiàn)為n+摻雜層。在這樣的示例中,預(yù)定深度對(duì)應(yīng)于足以防止第二導(dǎo)電類型體330與源電極370彼此接觸的深度。

在步驟s740中,柵電極垂直地穿透第一導(dǎo)電類型摻雜層340和第二導(dǎo)電類型體330。例如,柵電極350與絕緣層360的下部相鄰并且在其他區(qū)域中由絕緣膜352覆蓋。

在步驟s750中,在第一導(dǎo)電類型摻雜層340的頂部形成絕緣層360。在各種示例中,絕緣層360可以通過硼磷硅酸鹽玻璃(bpsg)、四乙基原硅酸鹽(teos)或高溫低壓沉積(hld)氧化物層來實(shí)現(xiàn),并且絕緣層360的一部分可以被圖案化。

在步驟s760中,對(duì)絕緣層360進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層340保持預(yù)定深度。絕緣層360使源電極370與柵電極350絕緣,并且用于使源電極370和第一導(dǎo)電類型摻雜層340接觸所需的區(qū)域被刻蝕。

在步驟s770中,在被刻蝕的絕緣層360的部分區(qū)域的頂部形成源電極370。源電極370穿透絕緣層360以與第一導(dǎo)電類型摻雜層340連接,并且可以通過第一導(dǎo)電類型摻雜層340防止與第二導(dǎo)電類型體接觸。

在步驟s780中,在絕緣層360的未形成源電極370的部分區(qū)域處形成偏置電極380。例如,偏置電極380被定位成與源電極370間隔開并且通過穿透絕緣層360與第二導(dǎo)電類型體330接觸。

圖8是描述根據(jù)另一示例的制造電池保護(hù)電路的功率mosfet的過程的流程圖。

參照?qǐng)D8,在步驟s810處,可以在第一導(dǎo)電類型襯底310的頂部生長第一導(dǎo)電類型外延層320。然后,在步驟s820處,在第一導(dǎo)電類型外延層320的頂部形成彼此間隔開的柵電極350。

在步驟s830中,在第一導(dǎo)電類型外延層320的頂部以預(yù)定深度形成第二導(dǎo)電類型體330以包圍柵電極350的部分。此外,在步驟s840中,在第二導(dǎo)電類型體330的頂部以預(yù)定深度形成第一導(dǎo)電類型摻雜層340。

此外,在步驟s850中,可以在第一導(dǎo)電類型摻雜層340的頂部形成絕緣層360。在步驟s860中,對(duì)絕緣層360進(jìn)行刻蝕使得第一導(dǎo)電類型摻雜層340保持預(yù)定深度。

在步驟s870處,在被刻蝕的絕緣層360的部分區(qū)域的頂部形成源電極370。最后,在步驟s880中,在絕緣層360的未形成源電極370的部分區(qū)域處形成偏置電極380。

因此,功率mosfet100控制通過第一二極管410和第二二極管420的電流流動(dòng)。在功率mosfet100的示例中,省去針對(duì)第一導(dǎo)電類型摻雜層的面向源電極370的區(qū)域的刻蝕工藝,并且第一導(dǎo)電類型摻雜層340在第二導(dǎo)電類型體330與源電極370之間形成預(yù)定深度。即,功率mosfet100通過第一導(dǎo)電類型摻雜層340防止與源電極370體接觸。

盡管本公開包括特定示例,但在理解本申請(qǐng)的公開內(nèi)容之后將明白的是,在不背離權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍的情況下可以在這些示例中做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。本文所描述的示例僅被認(rèn)為是描述性的,而并不用于限制的目的。每個(gè)示例中的特征或方面的描述要被認(rèn)為適用于其他示例中的類似特征或方面。如果所描述的技術(shù)按不同的順序被執(zhí)行,和/或如果所描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路的部件以不同的方式被組合,和/或由其他部件或其等同物替換或補(bǔ)充,則可以實(shí)現(xiàn)合適的結(jié)果。因此,本公開內(nèi)容的范圍不受詳細(xì)描述的限定,而是由權(quán)利要求及其等同物限定,并且在權(quán)利要求和其等同物的范圍內(nèi)的所有變化要被解釋為包括在本公開內(nèi)容中。

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