[發明專利]帶有MOSFET和低正向電壓的等效二極管增強型JFET的半導體器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201110306022.7
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102437187A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 雷燮光;王薇
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/861;H01L27/07;H01L21/82;H02J7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

1.一種帶有集成的金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)和等效二極管增強型場效應管(JFET)的半導體器件芯片，其特征在于，包括：

第一導電類型的較低的公共半導體襯底區(CSSR)；

一個位于公共半導體襯底區頂部的MOSFET器件區，具有：

公共半導體襯底區作為其MOSFET漏極區；

至少一個第二導電類型的MOSFET本體區、一個MOSFET柵極區和一個第一導電類型的MOSFET源極區位于MOSFET漏極區頂部；以及

一個等效二極管增強型JFET(DCE-JFET)器件區位于公共半導體襯底區頂部，具有：

公共半導體襯底區作為其等效二極管增強型JFET漏極區；

至少兩個第二導電類型的等效二極管增強型JFET柵極區位于等效二極管增強型JFET漏極區頂部，并沿公共半導體襯底區的一個主平面橫向相互分開一個等效二極管增強型JFET的柵極間距；

至少一個第一導電類型的等效二極管增強型JFET源極區位于公共半導體襯底區頂部以及等效二極管增強型JFET柵極區之間，其中等效二極管增強型JFET源極區短接至等效二極管增強型JFET柵極區；以及

公共半導體襯底區將MOSFET器件漏極區串聯到等效二極管增強型JFET器件的漏極區。

2.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，所述的半導體器件芯片還包括：

兩個傳導節點端子-S和端子-D；其中：

一個連接到MOSFET源極區，作為端子-S；以及

一個與所述的等效二極管增強型JFET柵極區和等效二極管增強型JFET源極區相接觸，作為端子-D。

3.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，等效二極管增強型JFET柵極區的導電水平、等效二極管增強型JFET柵極區之間以及等效二極管增強型JFET源極區下方的等效二極管增強型JFET通道區的導電水平以及等效二極管增強型JFET柵極間距都在它們各自預設水平上配置，從而使等效二極管增強型JFET器件作為一個等效二極管增強型JFET，具有相當低的正向電壓Vf以及相當低的反向漏電流，其中所述的Vf比PN結二極管的Vf低得多，而所述的反向漏電流可以和PN結二極管的反向漏電流相比擬。

4.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，選取MOSFET本體區的摻雜材料、濃度和深度，使它們與等效二極管增強型JFET柵極區相同；并且

選取MOSFET源極區的摻雜材料、濃度和深度，使它們與等效二極管增強型JFET源極區相同。

5.權利要求2所述的半導體器件芯片，其特征在于，選取MOSFET頂部源極電極和頂部柵極電極的材料和厚度，使它們與頂部等效二極管增強型JFET電極相同。

6.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，所述的MOSFET柵極區配置成溝槽柵極，向下延伸到MOSFET本體區和公共半導體襯底區中。

7.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，所述的MOSFET柵極區配置成平面柵極，位于MOSFET本體區上方，將MOSFET源極區橋接至公共半導體襯底區。

8.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，公共半導體襯底區包括一個較低導電率的第一導電類型的上層，位于一個較高導電率的第一導電類型的下部襯底層上方。

9.權利要求1所述的半導體器件芯片，其特征在于，所述的第一導電類型為P-型，所述的第二導電類型為N-型，所述的半導體器件芯片制成一個P-通道器件。

10.權利要求1所述的半導體器件芯片，其中所述的第一導電類型為N-型，所述的第二導電類型為P-型，所述的半導體器件芯片制成一個N-通道器件。

11.一種電池充電電路，其特征在于，包括：

一個電池，具有一個第一電池端和一個第二電池端；

一個電池充電源極，具有一個第一充電端和一個第二充電端，第一充電端連接到第一電池端上；

一個串聯MOSFET和增強型JFET，將第二充電端橋接至第二電池端，其中配置增強型JFET，使它的JFET源極短接至它的JFET柵極，從而作為一個反向閉鎖二極管，具有比PN結二極管更低的正向電壓降。