[發(fā)明專利]場(chǎng)效應(yīng)晶體管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680017271.1
• 申請(qǐng)日: 2006-04-05
• 公開（公告）號(hào): CN101180735A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·沃格特萊恩德;J·杜爾;U·沃斯特拉多維斯基;A·查鮑德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/51
• 分類號(hào): H01L29/51;H01L29/78;H01L27/06;H01L29/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;劉春元

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圈/扼流圈。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。

附圖說明

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SiO₂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SiO₂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)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。