專利名稱：雙向電源開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是與雙向電源開關(guān)相關(guān)。
背景技術(shù)：
電源MOS管(金屬—氧化物—半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)用于制造單模塊雙向電源開關(guān)(BDS)。雙向電源開關(guān)應(yīng)用于諸如電池充電電路以控制電池的過充和欠充的眾多領(lǐng)域。例如，充滿電的鋰離子電池不能連續(xù)充電以免著火和其他災(zāi)難性后果。
目前有兩類雙向開關(guān)。第一類的代表產(chǎn)品有Siliconix公司的Si8900EDB和International Rectifier公司的FlipFET。在這類開關(guān)中，兩個(gè)MOS管的漏通過共用的硅襯底相連，如圖2所示。第二類的代表產(chǎn)品有仙童公司(Fairchild)的FDZ2551N，其漏由昂貴的銅封裝相連。
兩種情況下，從MOS管源流出的電流都經(jīng)過襯底流向漏。制作雙向開關(guān)時(shí)，采用兩個(gè)垂直的溝道MOS管并通過共用的漏相連。第一類雙向開關(guān)(例如Siliconix公司的Si8900EDB和InternationalRectifier公司的FlipFET)有更高的RDSON(靜態(tài)漏—源導(dǎo)通電阻)。這是因?yàn)椴捎么怪睖系繫OS管形成了從第一個(gè)MOS管的源到第二個(gè)MOS管的源的長的電流通道。特別地，電流首先垂直向下流，而后水平地通過襯底最后垂直返回。這導(dǎo)致電流流過高阻抗結(jié)構(gòu)，從而具有高的RDSON值。第二類雙向開關(guān)具有更低的RDSON但由于額外增加了銅封裝而成本更高。
因此，需要提供一種具有高效電流通路而不必增加封裝成本的雙向電源開關(guān)。改進(jìn)(降低)雙向電源開關(guān)的導(dǎo)通電阻和單模塊結(jié)構(gòu)也是有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了一個(gè)側(cè)向MOSFET雙向開關(guān)。依據(jù)該發(fā)明的一個(gè)部分，一種半導(dǎo)體器件由以下幾部分組成a)一個(gè)具有上表面和下表面的半導(dǎo)體襯底；b)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)；c)在第一區(qū)內(nèi)具有第二種傳導(dǎo)性的第一和第二源區(qū)；d)在第一區(qū)內(nèi)，第一和第二源區(qū)之間，緊鄰上表面處形成的具有第二種傳導(dǎo)性的漏區(qū)；e)連接第一源區(qū)的第一源鍍層；f)連接第二源區(qū)的第二源鍍層；g)高于上表面處，放置在第一和第二源之間的第一柵。此處，第一柵覆蓋了第一源區(qū)和漏區(qū)的一部分；h)高于上表面處，放置在第二源和第一柵之間的第二柵。此處，第二柵覆蓋了第二源區(qū)和漏區(qū)的一部分。
依據(jù)該發(fā)明的另一個(gè)部分，一種半導(dǎo)體器件由以下幾部分組成a)一個(gè)具有上表面和下表面的半導(dǎo)體襯底；b)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)；c)在第一阱區(qū)內(nèi)具有第二種傳導(dǎo)性的第二和第三區(qū)；d)在第二區(qū)內(nèi)具有第一種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)，在第三區(qū)內(nèi)具有第一種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e)連接第一源區(qū)的第一源鍍層；f)連接第二源區(qū)的第二源鍍層；g)高于上表面處，放置在第一和第二源之間的第一柵。此處，第一柵覆蓋了第一源區(qū)和第二區(qū)的一部分；
h)高于上表面處，放置在第二源和第一柵之間的第二柵。此處，第二柵覆蓋了第二源區(qū)和第三區(qū)的一部分。
依據(jù)該發(fā)明的另一個(gè)部分，一種半導(dǎo)體器件由以下幾部分組成a)一個(gè)具有上表面和下表面的半導(dǎo)體襯底；b)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處具有第一種傳導(dǎo)性的第一和第二區(qū)；c)在第一區(qū)內(nèi)，具有第一種傳導(dǎo)性的第一連接區(qū)，和具有第二種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)；d)在第二區(qū)內(nèi)，具有第一種傳導(dǎo)性的第二連接區(qū)，和具有第二種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e)連接第一源區(qū)的第一源鍍層；f)連接第二源區(qū)的第二源鍍層；g)高于上表面處，放置在第一和第二源之間的第一柵。此處，第一柵覆蓋了第一源區(qū)和第一區(qū)的一部分；h)高于上表面處，，放置在第二源和第一柵之間的第二柵。此處，第二柵覆蓋了第二源區(qū)和第二區(qū)的一部分。
依據(jù)該發(fā)明的另一個(gè)部分，一種半導(dǎo)體器件由以下幾部分組成a)一個(gè)具有上表面和下表面的半導(dǎo)體襯底；b)緊鄰上表面處具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)；c)在第一阱區(qū)內(nèi)，有較多具有第二種傳導(dǎo)性的第二區(qū)，每個(gè)第二區(qū)內(nèi)都有具有第一種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)；d)在第一區(qū)內(nèi)，有較多具有第二種傳導(dǎo)性的第三區(qū)，每個(gè)第三區(qū)內(nèi)都有具有第一種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e)連接眾多第一源區(qū)的多個(gè)第一源鍍層；f)連接眾多第二源區(qū)的多個(gè)第二源鍍層；g)高于上表面處，放置在第一和第二源之間的眾多第一柵。這些第一柵覆蓋了第一源區(qū)和第二區(qū)的一部分；h)高于上表面處，放置在第二源和第一柵之間的眾多第二柵。這些第二柵覆蓋了第二源區(qū)和第三區(qū)的一部分。
依據(jù)該發(fā)明的另一個(gè)部分，一種半導(dǎo)體器件由眾多第一和第二源組成，電流從第一源流向相連的第二源。該半導(dǎo)體器件將這些第一源分散在第二源之間。從不同的第一源到與其充分相似并相連的第二源之間也會有電流通路。


圖1是雙向開關(guān)的一個(gè)應(yīng)用例子；圖2是一個(gè)已有的溝道型MOS管雙向開關(guān)；圖3是使用該發(fā)明的一個(gè)器件中MOS管剖面圖；圖4是使用該發(fā)明的另一個(gè)器件中MOS管剖面圖；圖5a是使用該發(fā)明的一個(gè)器件中的一個(gè)雙向開關(guān)的一個(gè)單元的剖面圖；圖5b是圖5a中該器件的頂視圖；圖5c是使用該發(fā)明的一個(gè)器件中的一個(gè)雙向開關(guān)的一個(gè)單元的剖面圖；圖6是使用該發(fā)明的一個(gè)器件中的一個(gè)雙向開關(guān)的一個(gè)單元的剖面圖；圖7是由多個(gè)單元組成的雙向開關(guān)的剖面圖；圖8是使用該發(fā)明的一個(gè)器件中用多個(gè)單元和傳統(tǒng)技術(shù)制作的雙向開關(guān)的剖面圖；圖9a是無漏極的試驗(yàn)器件中焊點(diǎn)的頂視圖；圖9b是有漏極的試驗(yàn)器件中焊點(diǎn)的頂視圖。
具體實(shí)施例方式
需要說明的是，為了說明的簡化和清晰，圖中的各部件沒有必要按比例繪制。例如，為清楚起見，一些部件的尺寸相對其他部件被放大了。另外，為清楚起見，同一標(biāo)號在所有的圖中表示同一或類似部件。
該發(fā)明的推薦設(shè)備采用傳統(tǒng)CMOS加工工藝來制造應(yīng)用該發(fā)明的半導(dǎo)體器件以降低生產(chǎn)成本。然而，依照該發(fā)明的一個(gè)方面，在這種器件上只能制作一種類型的MOS管(N溝道或P溝道MOS管)。由于應(yīng)用該發(fā)明的器件只包含并排的N溝道或P溝道晶體管，避免了自鎖問題。
在一個(gè)設(shè)備中，一個(gè)芯片上可制造出多個(gè)并排相連的雙向開關(guān)。最好用短而寬的器件將這些雙向開關(guān)互連。這些互連器件在2003年6月19日申請的美國專利10/601,121和2002年10月8日申請的美國實(shí)用新型發(fā)明60/416,942中有詳細(xì)披露，在此通過引用將兩者完全合并。
現(xiàn)在參照圖1，展示了該發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。電池充電電路100包含MOS管110和120，MOS管110具有源112(S1)和柵114(G1)，MOS管120具有源122(S2)和柵124(G1)。源112與電池相連，而源122與需要電池和(或)充電器的設(shè)備相連?？刂齐娐?30與源112，122和柵114，124相連?？刂齐娐?30根據(jù)諸如源112和122的電壓，以及電池或充電器的狀態(tài)等因素監(jiān)測源112和122。控制電路130給柵114和124施加偏置電壓，讓電池或充電器給設(shè)備供電，或者讓充電器給電池充電。
圖2展示了已有的雙向開關(guān)單模塊電路，比如Siliconix公司的Si8900EDB和International Rectifier公司的FlipFET。典型地，這些設(shè)備具有一個(gè)襯底110和一個(gè)EPI層112，在這個(gè)例子中，襯底具有N導(dǎo)電性和N+，EPI層具有N型多數(shù)載流子濃度。這些垂直溝道MOS管在P阱135a和135b中使用了大量并排的溝道MOS管120a和120b。溝道MOS管120a和120b分別由柵130a和130b控制。電流從圖2中源140流出，流經(jīng)源140(S1)和150(S2)，向下流過溝道MOS管120a，再向下流過EPI層112，最后通過溝道MOS管120b向上流回源150。在已有的器件中，S1和S2是分開的兩部分，因而在兩者之間有長的電流通路，這個(gè)通路構(gòu)成了總電阻的大約50％。
圖3-圖6示出了該發(fā)明的不同應(yīng)用，特別是使用了不同的MOS管。值得一提的是，圖3中的MOS管有具有P型導(dǎo)電性的襯底310和植入的P阱312。組成P阱312的是具有N型導(dǎo)電性的區(qū)320和區(qū)330，這兩個(gè)區(qū)擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。盡管勢阱在本器件和其他器件中都有描述，但本器件的一個(gè)訣竅是使用取向附生的區(qū)或采用其他方法加入摻雜劑給器件涂上具有期望導(dǎo)電性的區(qū)，而不是使用植入的勢阱。
源340放置在區(qū)320正上方，漏350放置在區(qū)330正上方，柵360與絕緣層(如SiO2)一起，放置在源340和漏350之間。在該器件中柵360覆蓋了P阱312的一部分，P阱312緊貼柵360的下表面。柵360也部分地?cái)U(kuò)散到具有N型多數(shù)載流子濃度的區(qū)320和330中。
工作時(shí)，對柵360施加偏壓后，在柵360下方形成N溝道，從而允許電流通過區(qū)320，柵360(未示出)下方的N溝道和區(qū)330在源340和漏350之間流動。
圖3給出的MOS管具有NMOS結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，對7-10V的擊穿電壓而言具有低的導(dǎo)通電阻RON(例如每平方毫米5-20毫歐)，超低的Qg，以及只用4塊模板即可制造(金屬層除外)。這些只是典型數(shù)據(jù)，可能會隨設(shè)計(jì)的不同而不同。
圖4的MOS管使用了具有N或P型導(dǎo)電性(N或P型多數(shù)載流子濃度)的襯底410和一個(gè)植入的N阱420。在N阱420內(nèi)形成P阱430。在N阱420和P阱430內(nèi)形成區(qū)440和450，它們都是具有N型導(dǎo)電性，擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。
源460放置在區(qū)440正上方，漏470放置在區(qū)450正上方。柵480與絕緣層(例如SiO2)一起放置在源460和漏470之間。柵480覆蓋了區(qū)440，P阱430，N阱420和區(qū)450的一部分，P阱430的一部分延伸至柵480的下表面，N阱420的一部分也延伸至柵480的下表面。
工作時(shí)，對柵480施加偏壓后，在延伸至柵480下方的P阱430內(nèi)，柵480下方形成N溝道，從而允許電流通過區(qū)440，P阱430內(nèi)柵480下方形成的N溝道(未示出)，N阱420和區(qū)450在源460和漏470之間流動。
圖4展示的MOS管具有DMOS結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，降低了E場，對12-100V的擊穿電壓而言具有低的導(dǎo)通電阻RON(例如每平方毫米10-40毫歐)，提高了安全操作范圍(“SOA”)，并且只用5塊模板即可制造(金屬層除外)。這些只是典型數(shù)據(jù)，可能會隨設(shè)計(jì)的不同而不同。
圖5a展示了使用兩只圖4所示的MOS管，一個(gè)共用的漏制作的一個(gè)MOS管雙向開關(guān)的一個(gè)單元。特別地，繪制出一個(gè)帶n或p導(dǎo)電性(N或P多數(shù)載流子濃度)的襯底410和植入的N阱420。在N阱420內(nèi)形成P阱430a和430b，在P阱430a，430b和N阱420內(nèi)形成區(qū)440a，440b和450，這些區(qū)都具有N型導(dǎo)電性，擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。未畫出的是電氣上連接從源460a到P阱430a和從源460b到P阱430b的P+區(qū)，這種電氣上的連接是要將源和他們各自的P阱拉到相同的電勢上。
源460a和460b分別放置在區(qū)440a和440b正上方。漏470放置在區(qū)450正上方。柵480a與絕緣層(例如SiO2)一起放置在源460a和漏470之間。柵480a覆蓋了區(qū)440a，P阱430a，N阱420和區(qū)450的一部分，P阱430a的一部分延伸至柵480a的下表面，N阱420的一部分也延伸至柵480a的下表面。柵480b與絕緣層(例如SiO2)一起放置在源460b和漏470之間。柵480b覆蓋了區(qū)440b，P阱430b，N阱420和區(qū)450的一部分，P阱430b的一部分延伸至柵480b的下表面，N阱420的一部分也延伸至柵480b的下表面。是否使用漏470可選。
工作時(shí)，對柵480a和480b合理施加作為雙向用的偏壓后，在延伸至柵480a下方的P阱430a內(nèi)，柵480a下方形成N溝道，同時(shí)，在延伸至柵480b下方的P阱430b內(nèi)，柵480b下方形成N溝道。從而允許電流通過區(qū)440a，P阱430a內(nèi)柵480a下方形成的N溝道(未示出)，N阱420，區(qū)450，P阱430b內(nèi)柵480b下方形成的N溝道(未示出)，和區(qū)440b在源460a和460b之間流動。圖5a舉例給出了電流從源460a到源460b的流向。
在圖5a的另一個(gè)器件中，區(qū)450由N阱420的一部分構(gòu)成—除了對N阱420采用了擴(kuò)散和植入工藝以外，沒有進(jìn)一步的使用這些工藝來改變載流子的濃度。在這類器件中，電流穿越N阱420的上表面在源460a和460b之間往復(fù)流動。
圖5b展示了包含圖5a所示雙向開關(guān)單元的器件頂視圖，用了相同的標(biāo)號以表示相同的部分?？梢钥吹剑撈骷械脑?，柵和漏區(qū)具有矩形“手指”的形狀。也可以看到，器件中有些短路塊510，將源460a和460b分別與P阱430a和430b相接觸。如果需要的話，電極(contacts)520用來將這些源和漏連接到其他電路，其他源或漏，或者其他焊盤上。
圖5c展示了使用兩只圖3所示的MOS管和一個(gè)共用的漏制作的一個(gè)MOS管雙向開關(guān)的一個(gè)單元。特別地，繪制出一個(gè)帶p導(dǎo)電性的襯底310和植入的P阱312。在P阱312內(nèi)形成區(qū)320a，320b和330，這些區(qū)都具有N型導(dǎo)電性，擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。
源340a和340b分別放置在區(qū)320a和320b正上方。漏350放置在區(qū)330正上方。柵360a與絕緣層(例如SiO2)一起放置在源340a和漏350之間。柵360a覆蓋了區(qū)320a，P阱312，和區(qū)330的一部分，P阱312的一部分延伸至柵360a的下表面。柵360b與絕緣層(例如SiO2)一起放置在源340b和漏350之間。柵360b覆蓋了區(qū)320b，P阱312，和區(qū)330的一部分，P阱312的一部分延伸至柵360b的下表面。是否使用漏350可選。
工作時(shí)，對柵360a和360b合理施加偏壓后，在柵360a和360b下面，P阱312延伸至柵360a和360b之下的部分各形成一個(gè)N溝道。從而允許電流通過區(qū)320a，P阱312內(nèi)柵360a下方形成的N溝道(未示出)，區(qū)330，P阱312內(nèi)柵360b下方形成的N溝道(未示出)，和區(qū)320b在源340a和340b之間流動。
圖6展示了另一個(gè)根據(jù)該專利制造的MOS管雙向開關(guān)器件的一個(gè)單元。特別地，該單元有一個(gè)具有N導(dǎo)電性襯底610。在襯底610內(nèi)形成P阱620a和620b。P阱620a由P+區(qū)640a和區(qū)650a構(gòu)成。區(qū)650a具有N型導(dǎo)電性，擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。P阱620b由P+區(qū)640b和區(qū)650b構(gòu)成。區(qū)650b具有N型導(dǎo)電性，擁有N+和N型多數(shù)載流子濃度。
源670a放置在P+區(qū)640a正上方，區(qū)650a的一部分有N+多數(shù)載流子濃度。源670b放置在P+區(qū)640b正上方，區(qū)650b的一部分有N+多數(shù)載流子濃度。這些P+區(qū)將諸源與各自對應(yīng)的P阱相連。在襯底610內(nèi)形成具有n導(dǎo)電性(N多子濃度)的區(qū)660。柵680a與絕緣層(如SiO2)一起放置在源670a和柵680b之間。柵680a覆蓋了區(qū)650a，P阱620a，和區(qū)660的一部分。柵680b與絕緣層(如SiO2)一起放置在源670b和柵680a之間。柵680b覆蓋了區(qū)650b，P阱620b，和區(qū)660的一部分。區(qū)660本質(zhì)上是一個(gè)共用的漏極——到漏極的通路是可選的。
在圖6的另一個(gè)器件中，區(qū)660由襯底610的一部分構(gòu)成——除了對襯底采用了擴(kuò)散工藝和植入工藝以外，沒有進(jìn)一步的使用這些工藝來改變載流子的濃度。在這類器件中，電流穿越襯底610的上表面區(qū)在源670a和670b之間往復(fù)流動。
工作時(shí)，對柵680a和680b合理施加作雙向用的偏壓后，在P阱620a延伸至柵680a下方的那部分形成N溝道，并在P阱620b延伸至柵680b下方的那部分形成N溝道。從而允許電流通過區(qū)650a，P阱620a內(nèi)柵680a下方形成的N溝道(未示出)，區(qū)660，P阱620b內(nèi)柵680b下方形成的N溝道(未示出)，和區(qū)650b在源670a和670b之間流動。
實(shí)施例1參照圖1，5a，5c和6，現(xiàn)討論一個(gè)運(yùn)用了該發(fā)明的，可對電池充電的電池供電設(shè)備的例子。應(yīng)用圖1，圖5a所示的雙向開關(guān)具有源S1和S2(分別是源460a和460b)和柵G1和G2(分別是柵480a和480b)。圖5c所示的雙向開關(guān)具有源S1和S2(分別是源340a和340b)和柵G1和G2(分別是柵360a和360b)。同樣地，圖6所示的雙向開關(guān)具有源S1和S2(分別是源670a和670b)和柵G1和G2(分別是柵680a和680b)。電池與源S1相連。設(shè)備或(和)充電器與源S2相連。控制電路130與源S1，S2和柵G1，G2相連。
假設(shè)電池有充足的電力可以驅(qū)動設(shè)備，控制電路130將柵G1相對源S1和柵G2相對源S2拉偏。這使得電流從電池通過雙向開關(guān)流向設(shè)備。
假設(shè)電池沒有充足的電力來驅(qū)動設(shè)備，比如電壓太低，控制電路130從源G1撤銷偏壓，從而切斷了從S1流出的電流，隔離了電池和設(shè)備的其它部分。這有助于防止設(shè)備工作在可能導(dǎo)致故障的低電壓下，也可以防止被過分使用而對其造成損害。當(dāng)設(shè)備正在充電時(shí)柵G1也可能關(guān)閉以禁止電池的使用。
如果電池正在充電，控制電路130將柵G1相對源S1和柵G2相對源S2拉偏。這使得電流從充電器通過雙向開關(guān)流向電池。
如果電池充電已滿，控制電路130關(guān)閉柵G2以防止對電池過充，過充可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果，對像鋰離子電池這類的電池還可能導(dǎo)致起火。
表1將現(xiàn)有器件與圖5a(有漏極)和圖6(無漏極)所示器件(在表1中稱為LateralDisereteTM)構(gòu)成的雙向開關(guān)的特性作了比較表1

1.假定源漏導(dǎo)通電阻RDSON為30mΩ/mm2。
2.LateralDiscrete的芯片尺寸受每個(gè)芯片所能承受的最大電流而不是RDSON的限制，假設(shè)要承受的-最大電流沖擊為10A，則制造焊盤和7個(gè)源極需要0.5mm的pitch(與IR公司相同)。
可以看到，在相同尺寸下該發(fā)明具有更小的導(dǎo)通電阻。允許設(shè)備帶漏極或者不帶漏極。
根據(jù)該發(fā)明的另一種應(yīng)用，用多個(gè)單元制造雙向開關(guān)，通過間隔插入多個(gè)源和柵以降低導(dǎo)通電阻，從而能夠應(yīng)付大電流。通過減少電流通路直接減少導(dǎo)通電阻，并且通過將多個(gè)單元并排從而顯著地減少了導(dǎo)通電阻，這兩項(xiàng)設(shè)計(jì)改善了導(dǎo)通電阻。運(yùn)用圖5a的單元制作的一個(gè)器件如圖7所示，圖中使用了相同的編號來表示相似的部分。可以看到，電流從源S1(460a)流向最靠近的源S2(460b)。很明顯的一個(gè)技巧是，與圖7使用圖5a單元的使用方式一樣，也可以用多個(gè)圖5c和6的單元來制造雙向開關(guān)。
圖8展示了將多個(gè)單元和交替插入源和柵這兩項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)用于傳統(tǒng)技術(shù)以降低導(dǎo)通電阻。在這個(gè)例子中，圖2的原設(shè)計(jì)(使用溝道MOS管或平面DMOS結(jié)構(gòu))典型地由兩個(gè)模塊(die)或區(qū)組成。第一模塊用許多溝道MOS管來制作第一源，同樣地，第二模塊也用許多溝道MOS管來制作第二源。根據(jù)該發(fā)明的另一種應(yīng)用，這些大的源區(qū)細(xì)分為更小更多的源S1(140)和S2(150)組，交替地插入源和柵。該設(shè)計(jì)縮短了源之間的電流通路從而減小了導(dǎo)通電阻，并排地連接這些更小的S1和S2單元進(jìn)一步地減小了導(dǎo)通電阻。在本例子中，電流從源S1流向最近的源S2。
參照圖7和圖8，即使源S1和S2(以及與其相關(guān)聯(lián)的下面區(qū))以1∶1的方式交替插入，該發(fā)明的適用范圍(scoped)也不會被局限在這種方式；源S1和S2可以以其他方式和比例分布而不需要局限于該發(fā)明的范圍。源S1可以分散在諸源S2之間而不必交替的排列。同樣的，一個(gè)源S1也可以與幾個(gè)源S2相連，這樣電流在該源S1和某個(gè)相關(guān)的源S2之間流動。在另一個(gè)器件中，從一個(gè)源S1到一個(gè)或多個(gè)相關(guān)源S2的電流通路與從另一個(gè)源S1到與其相連的源S2的電流通路非常的相似。
在使用多個(gè)單元(和交替插入源和柵)的器件中，運(yùn)用多層(推薦金屬)，將源S1互連，將源S2互連，柵G1互連，柵G2互連，如果用了漏，也將漏互連。這些互連的性能可應(yīng)用美國專利10/601,121的新穎連接方式得到提高。圖9a展示了應(yīng)用本發(fā)明的無漏極設(shè)備的焊盤頂視圖。圖9b展示了應(yīng)用本發(fā)明的有漏極設(shè)備的焊盤頂視圖。
顯然，先前所展示的這些技巧只是說明性的和不受限制的，僅僅為了舉例的需要而提供的。除非有特別地說明，否則為著同一個(gè)，相同或相似的目的，本說明公開的所有特性可以用另外的特性代替。例如，一個(gè)訣竅是可以根據(jù)需要改變導(dǎo)電類型而不會背離本發(fā)明的精神和適用范圍。以圖3為例，襯底310和P阱312可以有N導(dǎo)電性，區(qū)320和330可以有具有P+和P型多數(shù)載流子濃度而不是N+和N型多數(shù)載流子濃度的P導(dǎo)電性。此外，植入的阱也可以用摻雜質(zhì)的expitaxial層或獲得相同導(dǎo)電性的其他方法來取代。也用圖3舉例，阱312可以用摻雜質(zhì)的晶膜工藝而不是植入?yún)㈦s物的方法產(chǎn)生。因此，本發(fā)明的各種改進(jìn)的實(shí)施例都落入本發(fā)明限定的及其等同的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其包括a、一個(gè)半導(dǎo)體襯底，具有上表面和下表面；b、具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)，其在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰所述的上表面處；c、具有第二種傳導(dǎo)性的第一和第二源區(qū)，其在所述的第一區(qū)內(nèi)；d、具有第二種傳導(dǎo)性的漏區(qū)，在所述的第一區(qū)內(nèi)、所述的第一和所述的第二源區(qū)之間、緊鄰所述的上表面處形成；e、鍍在以及連接所述第一源區(qū)的第一源；f、鍍在以及連接所述第二源區(qū)的第二源；g、第一柵，位于所述上表面上方，在所述第一和所述第二源之間，其中，第一柵層迭在所述第一源區(qū)和所述漏區(qū)的一部分；h、第二柵，位于所述上表面上方，在所述第二源和所述第一柵之間。其中，第二柵層迭在所述第二源區(qū)和所述漏區(qū)的一部分。
2.一種半導(dǎo)體器件，其包括a、一個(gè)半導(dǎo)體襯底，其具有上表面和下表面；b、具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)，其在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處；c、具有第二種傳導(dǎo)性的第二和第三區(qū)，位于第一阱區(qū)內(nèi)；d、在第二區(qū)內(nèi)具有第一種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)，在第三區(qū)內(nèi)具有第一種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e、鍍在并連接第一源區(qū)的第一源；f、鍍在并連接第二源區(qū)的第二源；g、第一柵，位于所述上表面上方，在所述第一和所述第二源之間，其中，第一柵層迭在所述第一源區(qū)和所述第二區(qū)的一部分；h、第二柵，位于所述上表面上方，在所述第二源和所述第一柵之間，其中，第二柵層迭在所述第二源區(qū)和所述第三區(qū)的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其進(jìn)一步包括a、具有第一傳導(dǎo)性的漏區(qū)，其在所述第一區(qū)內(nèi)緊鄰上表面處形成，在第二和第三區(qū)之間。
4.一個(gè)半導(dǎo)體器件由如下幾部分組成a、一個(gè)半導(dǎo)體襯底，其具有上表面和下表面；b、具有第一種傳導(dǎo)性的第一和第二區(qū)，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處；c、在所述第一區(qū)內(nèi)，具有第一種傳導(dǎo)性的第一連接區(qū)，和具有第二種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)；d、在所述第二區(qū)內(nèi)，具有第一種傳導(dǎo)性的第二連接區(qū)，和具有第二種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e、鍍在并連接所述第一源區(qū)的第一源；f、鍍在并連接所述第二源區(qū)的第二源；g、第一柵，位于上表面上方，在所述第一和第二源之間，其中，第一柵層迭在所述第一源區(qū)和所述第一區(qū)的一部分；h、第二柵，位于上表面上方，在所述第二源和所述第一柵之間，此處，第二柵層迭在所述第二源區(qū)和所述第二區(qū)的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其進(jìn)一步包括a、具有第二傳導(dǎo)性的漏區(qū)，其在襯底內(nèi)緊鄰上表面處形成，在第一和第二阱區(qū)之間。
6.一種半導(dǎo)體器件，其包括a、一個(gè)半導(dǎo)體襯底，具有上表面和下表面；b、具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)，其在緊鄰上表面處；c、具有第二種傳導(dǎo)性的多個(gè)第二區(qū)，其在第一阱區(qū)內(nèi)，每一個(gè)第二區(qū)內(nèi)都有具有第一種傳導(dǎo)性的第一源區(qū)；d、具有第二種傳導(dǎo)性的多個(gè)第三區(qū)，其在第一區(qū)內(nèi)，每一個(gè)第三區(qū)內(nèi)都有具有第一種傳導(dǎo)性的第二源區(qū)；e、鍍在并連接多個(gè)第一源區(qū)的多個(gè)第一源；f、鍍在并連接多個(gè)第二源區(qū)的多個(gè)第二源；g、多個(gè)第一柵，位于所述上表面上方，其中，每個(gè)第一柵都放置在所述第一和第二源之間，并且都層迭在所述第一源區(qū)和第二區(qū)的一部分；h、多個(gè)第二柵，位于所述上表面上方，其中，每個(gè)第二柵都放置在所述第二源和第一柵之間，并且都層迭在所述第二源區(qū)和第三區(qū)的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其進(jìn)一步包括a、具有第一傳導(dǎo)性的多個(gè)漏區(qū)，其在第一區(qū)內(nèi)，其中，每個(gè)漏區(qū)都放置在所述第二和第三區(qū)之間。
8.一個(gè)半導(dǎo)體器件包括a、多個(gè)第一源；b、多個(gè)第二源，其中，電流從一個(gè)第一源流向一個(gè)與其相連的第二源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，這些第一源分散在第二源中間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中，從不同的源到與其相連的第二源的各個(gè)電流通路基本相似。
全文摘要
由兩個(gè)或更多的MOS管組成的半導(dǎo)體器件形成一個(gè)雙向電源開關(guān)。該雙向開關(guān)的一個(gè)實(shí)例由以下幾部分組成(a)一個(gè)具有上表面和下表面的半導(dǎo)體襯底；(b)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)緊鄰上表面處具有第一種傳導(dǎo)性的第一區(qū)；(c)在第一區(qū)內(nèi)具有第二種傳導(dǎo)性的第一和第二源區(qū)；(d)在第一區(qū)內(nèi)，第一和第二源區(qū)之間，緊鄰上表面處形成的具有第二種傳導(dǎo)性的漏區(qū)；(e)連接第一源區(qū)的第一源鍍層；(f)連接第二源區(qū)的第二源鍍層；(g)高于上表面處，放置在第一和第二源之間的第一柵。此處，第一柵覆蓋了第一源區(qū)和漏區(qū)的一部分；(h)高于上表面處，放置在第二源和第一柵之間的第二柵。此處，第二柵覆蓋了第二源區(qū)和漏區(qū)的一部分。
文檔編號H01L29/66GK1735971SQ200480001444
公開日2006年2月15日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月4日
發(fā)明者沈征, 戴維·諾博魯·奧卡達(dá) 申請人:長城半導(dǎo)體公司