[發明專利]切換場板功率MOSFET

有效

• 申請號: 201710857465.2
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107871738B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: H·林;F·巴約奇
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L29/40;H01L29/78;H01L21/8236
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請公開一種功率MOSFET?IC器件(100)，其包括形成在半導體襯底(105)中的源極向下增強型晶體管(133)以及形成在半導體襯底(105)的摻雜區(129)中的耗盡型晶體管(131)。耗盡型晶體管(131)的柵極端子(115B)在摻雜區(129)的至少一部分上方形成為場板，該場板可切換地連接到源極向下增強型晶體管(133)的源極端子(127)。可提供控制電路(602、604、606)，以便當功率MOSFET集成電路(100)處于斷開狀態時有助于耗盡型晶體管(131)的柵極端子(115B)與源極向下增強型晶體管(133)的源極端子(127)之間的連接。控制電路(602、604、606)還可被配置為當功率MOSFET(100)處于導通狀態時有助于耗盡型晶體管(131)的柵極端子(115B)到源極向下增強型FET器件(133)的柵極端子(111B)的連接或到提供基準電壓的外部驅動器(610)的連接。

技術領域

本公開總體涉及半導體器件及其制造方法的領域，并且更特別地而非限制性地涉及切換場板功率MOSFET器件及其制造。

背景技術

功率MOSFET是被設計成處置顯著功率水平(例如，通常涉及大于1A的切換)的特定類型的金屬氧化物半導體場效應晶體管。功率MOSFET以優越的切換速度而眾所周知，并且用于許多應用，諸如電源、DC-DC轉換器、低壓電機控制器，以及其他高頻脈寬調制(PWM)應用中的開關等。

包括功率MOSFET的微電子器件中的效率和功率損耗是功率電子應用中的主要問題。工程師不斷受到增加功率密度且同時減少在應用中用于將最大溫度保持在規定之下消耗的功率量的挑戰，這導致對功率MOSFET應用中更好的操作效率的持續需求。例如，用于改善DC/DC同步降壓轉換器的效率的傳統做法包括通過設計較低導通狀態電阻(R_DSON)器件來減少MOSFET中的傳導損耗，以及通過減少器件電容來降低切換損耗。然而，用于實現R_DSON的漸進式改善的當前技術由于器件的擊穿電壓與其導通狀態電阻之間需要權衡而處于收益遞減點，這是因為被設計到器件中的擊穿電壓越高，電阻貢獻越大。

隨著集成電路的設計和半導體制造不斷進步，也同時在追求半導體器件(包括功率MOSFET)的改善。

發明內容

下面展示了簡化的概述，以便提供本發明的一個或多個方面的基本理解。本概述不是本發明的廣泛綜述，并且既不旨在識別本發明的關鍵或必要元件也不旨在描寫其范圍。相反，本概述的主要目的是以簡化的形式展示本發明的一些概念，作為稍后展示的更詳細的描述的序言。

在一個方面中，公開了一種功率MOSFET集成電路的實施例，其尤其包括：半導體襯底；源極向下增強型晶體管，其形成在半導體襯底中；以及耗盡型晶體管，其形成在半導體襯底的摻雜區中(例如，在一個示例實施方案中，具有比漏極區輕的摻雜濃度的輕摻雜漏極區)并且串聯耦接到增強型晶體管。在一個示例配置中，摻雜區包括漏極端子，耗盡型晶體管包括柵極端子，該柵極端子在摻雜區的至少一部分上方形成為場板，該場板可切換地連接到源極向下增強型晶體管的源極端子。控制電路可以被提供以根據功率MOSFET是處于導通狀態還是斷開狀態來控制耗盡型晶體管的場板柵極端子。

在另一個方面中，公開了一種制造功率MOSFET集成電路的方法的實施例，其尤其包括：在半導體襯底中形成源極向下增強型晶體管；以及在半導體襯底的摻雜區(例如，LDD)中形成耗盡型晶體管，該耗盡型晶體管在摻雜區中的一部分處與源極向下增強型晶體管串聯電耦接。該摻雜區被形成為包括漏極端子，其中耗盡型晶體管的柵極端子在摻雜區的至少一部分上方形成為場板，該場板可切換地連接到源極向下增強型晶體管的源極端子。