场效应晶体管的制作方法

文档序号:7221840阅读:404来源:国知局
专利名称:场效应晶体管的制作方法
技术领域
本发明涉及一种具有源极、漏极和栅极的场效应晶体管。
背景技术
结合在汽车领域中使用的控制设备,已经公知采用焊点、粘接连 接和线束连接用于元件与电路载体或元件包装的电接触。电路载体例 如是有机印刷电路板或陶瓷印刷电路板。
此外还已经公知MOS场效应晶体管在功率末级中用作开关元 件,例如在汽车领域的风扇马达中。
所采用的MOS场效应晶体管可以是n型或p型的增强MOSFET。 这种MOSFET具有源极、漏极和栅极。如果在n型的增强型MOSFET 中在漏极和源极之间施加正电压,在栅极和源极之间也施加预定大小 的正电压(栅极电压),则该MOSFET导通。如果栅极电压下降到低 于预定值,则MOSFET截止。用于截止MOSFET的栅极电压必须由 外部预先给定,因为MOSFET不能自己消除栅极上的电场。换句话说, 这意味着在公知的MOSFET中栅极上的电荷不能通过该元件本身流向 地或源极。因此已经建议设置一个外部的从栅极到地的电流路径,该 电流路径可以采用线束连接、焊点或粘接连接来实现。通过该外部电 流路径可以将栅极上存在的电荷流出,从而去除栅极和源极或者栅极 和漏极之间的电场并使MOSFET截止。
如果在运行时由于热的、热机械的或者化学的负荷而导致所设置 的线束连接、焊点或粘接连接出现损坏,则栅极上存在的电荷无法流 出。这导致MOSFET以不期望的方式保持在导通状态。其结果是设置 在MOSFET的漏极-源极电流路径中的电子元件出现过热。其中包括 MOSFET本身以及欧姆电阻和线團/扼流围。如果结合汽车的控制设备 MOSFET用作功率末级中的开关元件,则可能导致该控制设备的完全 损坏和/或起火,以及可能整个汽车的完全损坏和/或起火。

发明内容
在采用具有权利要求1给出的特征的场效应晶体管时,上面描述 的缺陷即使在所设置的线束连接、焊点或粘接连接出现损坏时或者没 有这些连接时也不会出现。因为通过在权利要求1中给出的、在
MOSFET上引导漏电流的连接,可以通过栅极和地(=基底或称源极 或漏极)之间流动的漏电流对该MOSFET的栅极放电。
该漏电流相对于目前的集成半导体末级电路来说具有以下优点 可以通过简单的方式和方法来实现栅极的放电。是一种高欧姆电流路 径的漏电流具有比较大的时间常量,该时间常量位于几秒的范围内。 只需要注意这样测定该时间常量,使得MOSFET在栅极到地的外部连 接损坏时足够快速地断开,从而避免MOSFET本身的过热以及设置在 漏极-源极路径中的其它元件的过热。
所有目前公知的功率MOSFET都具有非常复杂的外围电路。该外 围电路虽然向MOSFET提供了抵抗过载的保护,但是明显更费事并因 此导致成本更高。此外公知的外围电路不向栅极和地之间的连接提供 抵御损坏的直接保护,从而不能对栅极放电。


本发明的其它特征由借助附图对本发明的示例性解释给出。 图1示出按照本发明第一实施方式的MOS场效应晶体管。 图2示出按照本发明第二实施方式的MOS场效应晶体管。 图3示出按照本发明第三实施方式的MOS场效应晶体管。 图4示出根据与栅极之间的距离示出在图3所示P区掺杂的图。
具体实施例方式
图1示出按照本发明第一实施方式的MOS场效应晶体管。这种 MOS场效应晶体管是n型的增强型MOS场效应晶体管。其具有栅极 G、源极S和漏极D。栅极端子由铝和N+聚合硅制成,并且通过二氧 化硅层Si02与P基底连接。为P基底分配MOS场效应晶体管的笫四 端子B。该端子B在该实施方式中不用于控制目的,而是与源极S连 接。在P基底中存在两个N+掺杂区。 一个掺杂区与源极S连接。另一 个N+掺杂区与漏极D连接。
根据本发明的第一实施方式,在二氧化硅层Si02中少量掺杂地植
入Na离子或受主,该Na离子或受主在栅极G和地或者在栅极G和基 底S( -地)之间形成高欧姆的电流路径。通过该电流路径流动漏电流, 如果MOSFET应当设置到截止状态,则可以通过该漏电流对栅极G放 电。如果在运行时由于热的、热机械的或者化学的负荷而损坏了应当
线束连接、焊点或粘接连接,则所述漏电流路径也存在。
图2示出按照本发明第二实施方式的MOS场效应晶体管。图2所 示的MOS场效应晶体管也是n型的增强型MOS场效应晶体管。该 MOSFET具有栅极G、源极S和漏极D。栅极G由铝和N+聚合硅制 成,并且通过二氧化硅层SK)2与P基底连接。为P基底分配MOS场 效应晶体管的第四端子B。该端子B在图2所示的实施方式中也不用 于控制目的,而是与源极S连接。在P基底中存在两个N+掺杂区。一 个掺杂区与源极S连接。另一个N+掺杂区与漏极D连接。
根据本发明的第二实施方式,栅极G通过欧姆电阻R与N+掺杂区 之一连接,并由此与源极S连接。该欧姆电阻R形成栅极G和源极S 之间的高欧姆漏电流路径。通过该电流路径流动漏电流,如果MOSFET 应当设置到截止状态,则可以通过该漏电流对栅极G放电。如果在运 行时由于热的、热机械的或者化学的负荷而损坏应当在栅极和存在的 各电路载体或者存在的各元件包装之间产生电接触的线束连接、焊点 或粘接连接,则所述漏电流路径也存在。
图3示出按照本发明第三实施方式的MOS场效应晶体管。图3所 示的MOS场效应晶体管也是n型的增强型MOS场效应晶体管。该 MOSFET具有栅极G、源极S和漏极D。栅极G由铝和N+聚合硅制 成,并且通过二氧化硅层Si02与P基底连接。为P基底分配MOS场 效应晶体管的笫四端子B。该端子B在图3所示的实施方式中也不用 于控制目的,而是与源极S连接。在P基底中存在两个N+掺杂区。一 个掺杂区与源极S连接。另一个N+掺杂区与漏极D连接。此外在栅极 和与源极S连接的N+掺杂区之间存在一个P硅块。
第三实施方式在栅极G和源极S之间实现了肖特基二极管。栅极 G如上所述是由铝和N+聚合硅制成。由于铝和N+聚合硅的逸出功小 于设置在栅极G和源极S之间的P硅块的逸出功,因此所示装置表现
出肖特基二极管的作用。由于栅极G具有比源极S更高的电位,因此 该肖特基二极管反向极化或截止。由此在栅极和源极之间只流过漏电流。
由于P硅和N+聚合硅之间的逸出功随着P硅区的掺杂而增大,因 此在栅极G附近的P硅区的掺杂优选选择为较低或较弱。但是随着与 栅极G的距离逐渐增大,P掺杂也增大,因为漏电流与该掺杂几乎成 正比地增长,由此N+源极区和P硅区之间的空间电荷区没有占据整个 P硅区。通过选择这样的掺杂特性,可以按照期望的方式调节漏电流。
上面借助n型的增强型MOSFET描述了本发明。但是本发明也可 用于p型的增强型MOSFET,其中栅极的放电通过漏极D进行。在设 置损耗型MOSFET的情况下,必须通过合适的负电压或正电压负责将 MOSFET可靠截止。
图4示出说明图3所示的P区根据与栅极之间的距离的掺杂的图。 从该图中可以看出P掺杂随着与栅极之间的距离增大而增长,其中该 增长呈线性变化。
本发明的优选应用领域在汽车领域。在此例如借助控制设备控制 具有一个或多个MOSFET的功率末级。这种控制设备可以是风扇马达 控制设备。但是本发明的内容也可以优选的方式用于其它开关大电流 的控制设备。
权利要求
1.一种具有源极、漏极和栅极的场效应晶体管,其特征在于,该场效应晶体管在栅极和源极之间或者在栅极和漏极之间或者在栅极和基底之间具有引导漏电流的连接。
2. 根据权利要求1所述的场效应晶体管,其特征在于,引导漏电 流的连接是二氧化硅层,在该二氧化硅层中为了形成高欧姆电流路径 而植入离子(图1 )。
3. 根据权利要求1所述的场效应晶体管,其特征在于,引导漏电 流的连接具有高欧姆电阻(R)(图2)。
4. 根据权利要求1所述的场效应晶体管,其特征在于,引导漏电 流的连接是肖特基二极管(图3)。
5. 根据权利要求4所述的场效应晶体管,其特征在于,在栅极(G) 和源极(S )之间存在P硅块。
6. 根据权利要求5所述的场效应晶体管,其特征在于,所述P硅 块的P掺杂随着与栅极之间的距离增大而增长。
7. 根据权利要求6所述的场效应晶体管,其特征在于,所述P硅 块的P掺杂随着与栅极之间的距离增大而线性增长。
全文摘要
本发明公开了一种具有源极、漏极和栅极的场效应晶体管,该场效应晶体管在栅极和源极之间或者在栅极和漏极之间或者在栅极和基底之间具有引导漏电流的连接。
文档编号H01L29/40GK101180735SQ200680017271
公开日2008年5月14日 申请日期2006年4月5日 优先权日2005年5月20日
发明者A·查鲍德, J·杜尔, K·沃格特莱恩德, U·沃斯特拉多维斯基 申请人:罗伯特·博世有限公司
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