專利名稱：接面晶體管與肖特基二極管的整合元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接面晶體管(JFET，Junction Field Effect Transistor)與肖特 基二極管(Schottky Diode)的整合元件。
背景技術(shù)：
電源控制電路中經(jīng)常需要使用到由獨(dú)立的NMOS晶體管與獨(dú)立的肖特基二極管構(gòu) 成的功率開關(guān)元件。請參閱圖1，NMOS晶體管14與肖特基二極管12串聯(lián)作為功率開關(guān)元 件，NMOS晶體管14中包含寄生二極管14D。控制電路10控制NMOS晶體管14的柵極，以將 輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vo。肖特基二極管12的作用是在輸出電壓Vo高于輸入電壓 Vin的情況下，防止電流經(jīng)寄生二極管14D逆流，損及輸入電壓Vin。圖2標(biāo)出另一種現(xiàn)有 技術(shù)，其以耗乏型NMOS晶體管16與肖特基二極管12串聯(lián)作為功率開關(guān)元件，其中肖特基 二極管12的作用仍是防止電流經(jīng)寄生二極管16D逆流。請參閱圖3A與3B，以圖1的現(xiàn)有技術(shù)為例，其控制電路10中包括電流源18與曾 納二極管19，此種功率開關(guān)元件所欲達(dá)成的輸入-輸出電壓轉(zhuǎn)換曲線舉例而言如圖3B所 示，當(dāng)輸入電壓Vin大于NMOS晶體管14的臨界電壓Vth和肖特基二極管12的前向偏壓Vf 時(shí)，電能即可由輸入端Vin傳遞至輸出端VodfiNMOS晶體管14的柵極受控于曾納二極管 19，當(dāng)輸入電壓Vin高于曾納二極管19的崩潰電壓5V時(shí)，因曾納二極管19逆向?qū)ǎ虼?NMOS晶體管14的柵極電壓將維持為5V，而輸出電壓Vo也將維持為約5V。上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，獨(dú)立的NMOS晶體管與獨(dú)立的肖特基二極管相當(dāng)占據(jù)面 積，且控制電路10中必須使用曾納二極管19，增加整體電路的成本。有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種接面晶體管與肖特基二 極管的整合元件，以減少功率開關(guān)元件的面積并簡化控制電路10的電路結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種接面晶體管與肖特基二 極管的整合元件。為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種接面晶體管與肖特基二極 管的整合元件，包含一個(gè)耗乏型接面晶體管，其包括源極、漏極與柵極，該漏極未設(shè)置歐姆 接觸而構(gòu)成肖特基二極管。上述接面晶體管與肖特基二極管的整合元件可為平面式或垂直式。為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)言，本發(fā)明所提出的一種接面晶體管 與肖特基二極管的整合元件包含一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的基體；位于該基體內(nèi)的具有第二傳 導(dǎo)型態(tài)的第一井區(qū)；位于該第一井區(qū)內(nèi)的具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的第二井區(qū)；位于該第一井區(qū) 內(nèi)的具有第二傳導(dǎo)型態(tài)的第一高濃度摻雜區(qū)；以及位于該第二井區(qū)內(nèi)的具有第一傳導(dǎo)型態(tài) 的第二高濃度摻雜區(qū)，其中該基體、第一井區(qū)、第二井區(qū)構(gòu)成耗乏型接面晶體管，該第一高 濃度摻雜區(qū)作為該耗乏型接面晶體管源極的歐姆接觸，該第二高濃度摻雜區(qū)作為該耗乏型接面晶體管柵極的歐姆接觸，且該耗乏型接面晶體管的漏極不具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的歐姆接 觸，以構(gòu)成肖特基二極管。以上所述整合元件，在肖特基二極管位置處，還可包含至少一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的 第三摻雜區(qū)，以控制肖特基二極管的反向漏電流。為達(dá)上述目的，就另一個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)言，本發(fā)明所提出的一種接面晶體管與 肖特基二極管的整合元件包含一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的基體；以及位于該基體內(nèi)的具有第二 傳導(dǎo)型態(tài)的兩個(gè)第一井區(qū)，其中該基體與該兩個(gè)第一井區(qū)構(gòu)成垂直型耗乏型接面 晶體管， 該基體正面作為該耗乏型接面晶體管的漏極，該基體背面作為該耗乏型接面晶體管的源 極，該兩個(gè)第一井區(qū)作為該耗乏型接面晶體管的柵極，且該耗乏型接面晶體管的漏極不具 有第一傳導(dǎo)型態(tài)的歐姆接觸，以構(gòu)成肖特基二極管。以上所述整合元件，在肖特基二極管位置處，還可包含至少一個(gè)第二傳導(dǎo)型態(tài)的 摻雜區(qū)，以控制肖特基二極管的反向漏電流。下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其 所達(dá)成的功效。


圖1與圖2標(biāo)出現(xiàn)有技術(shù)的功率開關(guān)元件，其中包含獨(dú)立的NMOS晶體管與獨(dú)立的 肖特基二極管；圖3A與3B說明現(xiàn)有技術(shù)的一種應(yīng)用實(shí)例；圖4A與4B標(biāo)出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例及其應(yīng)用；圖5標(biāo)出本發(fā)明以半導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)時(shí)的其中一個(gè)實(shí)施例；圖6標(biāo)出本發(fā)明以半導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)時(shí)的另一個(gè)實(shí)施例。圖中符號說明10 控制電路12 肖特基二極管14 匪OS晶體管14D 寄生二極管16 耗乏型NMOS晶體管16D 寄生二極管20 整合功率開關(guān)元件22 肖特基二極管24 耗乏型接面晶體管201 P 型基體202 N 型井區(qū)203 P型摻雜區(qū)204 P+ 摻雜區(qū)205 N+ 摻雜區(qū)206 P+ 摻雜區(qū)210 N 型基體
211N+型本體 212N型磊晶生長區(qū)213P 型井區(qū)214P+摻雜區(qū)
具體實(shí)施例方式本說明書的圖標(biāo)均屬示意，其維度并未完全按照比例繪示。請參考圖4A與4B，其中以電路圖形式顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，本實(shí) 施例中，由肖特基二極管22和接面NM0S晶體管24整合構(gòu)成功率開關(guān)元件20。此接面NM0S 晶體管24為耗乏型，其柵極接地，因此并不需要復(fù)雜的控制電路10。輸入電壓Vin與輸出 電壓Vo的關(guān)系如圖4B所示，當(dāng)輸入電壓Vin大于肖特基二極管22的前向偏壓Vf時(shí)，電能 即可由輸入端Vin傳遞至輸出端Vo，但由于耗乏型接面晶體管24本身的限流特性，輸出電 壓Vo將維持為約4 6V(此數(shù)值僅是舉例，可視后級電路的需求來設(shè)計(jì)改變)。以上電路以半導(dǎo)體制作時(shí)，其實(shí)施型態(tài)的一例請參閱圖5。如圖所示，在P型基體 201上制作N型井區(qū)202，并在N型井區(qū)202內(nèi)設(shè)置P型摻雜區(qū)203，如此即構(gòu)成了圖4A中 的耗乏型接面晶體管24。P型摻雜區(qū)203中宜設(shè)置高濃度P+摻雜區(qū)204，且N型井區(qū)202 內(nèi)宜設(shè)置高濃度N+摻雜區(qū)205，以提供歐姆接觸(ohmic contact)，分別作為耗乏型接面晶 體管的柵極和源極。但N型井區(qū)202右方作為漏極的區(qū)域，則不設(shè)置高濃度N+摻雜區(qū)。由 于不提供歐姆接觸之故，此處的導(dǎo)通障礙較高，形同設(shè)置了一個(gè)肖特基二極管，與接面晶體 管24的漏極串聯(lián)。在較佳實(shí)施方式中，更可在N型井區(qū)202內(nèi)肖特基二極管的位置設(shè)置高 濃度P+摻雜區(qū)206，以控制肖特基二極管的反向漏電流。由圖5可知，本發(fā)明所占面積僅相當(dāng)于單一耗乏型接面晶體管24的面積，且對照 圖3B和4B可知，本發(fā)明可直接適用于現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用場合中，不需要復(fù)雜的控制電路，故 遠(yuǎn)較現(xiàn)有技術(shù)為優(yōu)。圖6顯示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中的耗乏型接面晶體管為垂直型。如 圖所示，在N型基體210上制作兩P型井區(qū)213，如此即構(gòu)成了垂直型的耗乏型接面晶體管， 以兩P型井區(qū)213為柵極，而以基體的正面與背面分別為漏極與源極。在較佳實(shí)施方式中， 為提供較佳的源極接觸阻值，N型基體210宜包含較高濃度的N+型本體211和N型磊晶生 長區(qū)212。與前一實(shí)施例相似地，作為漏極的區(qū)域不設(shè)置高濃度N+摻雜區(qū)，造成較高的導(dǎo)通 障礙，以構(gòu)成肖特基二極管，與垂直型接面晶體管的漏極串聯(lián)。相似地，為控制肖特基二極 管的反向漏電流，可進(jìn)一步在N型基體210表面肖特基二極管的位置設(shè)置高濃度的P+摻雜 區(qū)214 ；此P+摻雜區(qū)214同時(shí)也作為柵極的歐姆接觸。若未設(shè)置P+摻雜區(qū)214，則圖標(biāo)柵 極端應(yīng)與P型井區(qū)213連接。以上已針對較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易 于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可以思及各種等效變化，均應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其特征在于，包含一個(gè)耗乏型接面晶體管，其包括源極、漏極與柵極，該漏極未設(shè)置歐姆接觸而構(gòu)成肖特基二極管。
2.如權(quán)利要求1所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，該耗乏型接面 晶體管為NMOS。
3.一種接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其特征在于，包含一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的基體；位于該基體內(nèi)的具有第二傳導(dǎo)型態(tài)的第一井區(qū)；位于該第一井區(qū)內(nèi)的具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的第二井區(qū)；位于該第一井區(qū)內(nèi)的具有第二傳導(dǎo)型態(tài)的第一高濃度摻雜區(qū)；以及位于該第二井區(qū)內(nèi)的具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的第二高濃度摻雜區(qū)，其中該基體、第一井區(qū)、第二井區(qū)構(gòu)成耗乏型接面晶體管，該第一高濃度摻雜區(qū)作為該 耗乏型接面晶體管源極的歐姆接觸，該第二高濃度摻雜區(qū)作為該耗乏型接面晶體管柵極的 歐姆接觸，且該耗乏型接面晶體管的漏極不具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的歐姆接觸，以構(gòu)成肖特基 二極管。
4.如權(quán)利要求3所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，在該第一井區(qū) 內(nèi)肖特基二極管位置處還包含至少一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的第三摻雜區(qū)。
5.如權(quán)利要求3所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，該第一傳導(dǎo)型 態(tài)為P型而第二傳導(dǎo)型態(tài)為N型。
6.一種接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其特征在于，包含一個(gè)第一傳導(dǎo)型態(tài)的基體；以及位于該基體內(nèi)的具有第二傳導(dǎo)型態(tài)的兩個(gè)第一井區(qū)，其中該基體與該兩個(gè)第一井區(qū)構(gòu)成垂直型耗乏型接面晶體管，該基體正面作為該耗乏 型接面晶體管的漏極，該基體背面作為該耗乏型接面晶體管的源極，該兩個(gè)第一井區(qū)作為 該耗乏型接面晶體管的柵極，且該耗乏型接面晶體管的漏極不具有第一傳導(dǎo)型態(tài)的歐姆接 觸，以構(gòu)成肖特基二極管。
7.如權(quán)利要求6所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，在該第一井區(qū) 內(nèi)肖特基二極管位置處還包含至少一個(gè)第二傳導(dǎo)型態(tài)的摻雜區(qū)。
8.如權(quán)利要求6所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，該基體包含較 高濃度的本體與位于本體上方的較低濃度的磊晶生長區(qū)。
9.如權(quán)利要求6所述的接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，其中，該第一傳導(dǎo)型 態(tài)為N型而第二傳導(dǎo)型態(tài)為P型。
全文摘要
本發(fā)明提出一種接面晶體管與肖特基二極管的整合元件，包含一個(gè)耗乏型接面晶體管，其包括源極、漏極與柵極，該漏極未設(shè)置歐姆接觸而構(gòu)成肖特基二極管。
文檔編號H01L29/872GK101847635SQ20091012793
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者黃志豐 申請人:立锜科技股份有限公司