一種具有防電流倒灌的p型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子領(lǐng)域模擬集成電路設(shè)計(jì)，具體涉及一種具有防電流倒灌的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
【背景技術(shù)】
[0002]場效應(yīng)管(FET)是電壓控制器件，它由輸入電壓控制輸出電壓變化，廣泛應(yīng)用于各種電子線路。場效應(yīng)管有結(jié)型和絕緣柵兩種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)又有N溝道和P溝道兩種導(dǎo)電溝道。其中的絕緣柵場效應(yīng)管是由金屬、氧化物和半導(dǎo)體所組成，所以又稱為金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)場效應(yīng)管，簡稱MOSFET JOSFET具有源極、漏極和柵極。其中P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管簡稱為PM0SFET。圖1顯示了PM0SFET的結(jié)構(gòu)。如圖所示，以P型硅片作為襯底，在其中擴(kuò)散一個N型阱，PM0SFET以該N型阱作為基底B，在N型阱上面擴(kuò)散兩個高摻雜的P型區(qū)P+，作為源極S和漏極D，另外在N型阱上面擴(kuò)散一個高摻雜的N型區(qū)N+，是N阱的歐姆接觸，用于對N型阱的引線，作為基底B。在硅片表面覆蓋一層絕緣物，之后上面長出一層多晶硅層，然后用金屬鋁引出一個柵極G。其中的柵極與其它電極絕緣。其中漏極D和N型阱之間產(chǎn)生一個寄生二極管，并且該二極管的正端在漏極D，二極管的負(fù)端-通過基底B區(qū)域引出，用金屬鋁連接至源極S，即基底B和源極S短路在一起，電位相同，簡稱基源BS電位。圖2顯示PM0SFET示意圖，分別標(biāo)注了其柵極G，源極S，漏極D以及位于源極S與漏極D之間的寄生體二極管，寄生體二極管正端在漏極D，負(fù)端在源極S，源極S與基底B短接。
[0003]由于在典型的PM0SFET工作中，漏極D與基源BS之間的寄生二極管都必須反偏，所以PM0SFET的基源BS—般連接到系統(tǒng)的最高電位。然而，有些電路中存在最高電位不明確的現(xiàn)象，即基源BS和漏極D電位反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，比如低壓降電壓調(diào)整器(LDO)、充電器(charger)等芯片中的輸入管，他們的基源BS連接在電源VCC上，漏極連接在輸出OUT上，充電時電源VCC大于輸出電壓0UT，而放電時電源VCC小于輸出電壓0UT，存在電源VCC和輸出OUT電壓切換的情況。此時VOUT電位大于VCC時，漏極到基源BS的寄生二極管導(dǎo)通，因而產(chǎn)生漏電流，對芯片性能產(chǎn)生極大的影響，甚至?xí)龎男酒?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供一種具有防電流倒灌的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的芯片結(jié)構(gòu)，以防止電路中較高電位不明確情況下，漏極D到基源BS的寄生二極管導(dǎo)通而產(chǎn)生漏電流的問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種具有防電流倒灌的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)為:以P型硅片作為襯底，在P型襯底中擴(kuò)散一個N型阱作為基底B，在N型阱上面擴(kuò)散兩個高摻雜的P型區(qū)P+，分別作為源極S和漏極D，另外在N型阱上面還擴(kuò)散一個高摻雜的N型區(qū)N+，作為N型阱的歐姆接觸，用于對N型阱的引線，SP基底B，在P型硅片表面覆蓋一層絕緣層，在絕緣層上面長出一層多晶硅層，從多晶硅層用金屬鋁引出一個柵極G，柵極G與漏極D以及源極S絕緣，其中，漏極D與N型阱之間，即漏極D與基底B之間產(chǎn)生一個寄生體二極管，該寄生體二極管的正端在漏極D，二極管的負(fù)端通過基底B區(qū)域引出后用金屬鋁連接至源極S，即基底B和源極S短路在一起，電位相同，稱之為:基源BS電位；
[0006]其特征在于:將上述兩個相同結(jié)構(gòu)的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管串聯(lián)，并將各自的寄生體二極管互為反向設(shè)置，即兩個寄生體二極管的正端連接在一起，利用二極管的單向?qū)ㄐ?，解決因P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的漏極D電位和基源BS電位在出現(xiàn)電位高低反轉(zhuǎn)時導(dǎo)致寄生體二極管漏電而產(chǎn)生的電流倒灌;具體結(jié)構(gòu)如下:
[0007]在同一個P型襯底中擴(kuò)散兩個N型阱分別作為兩個P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl、P2的基底B1、B2，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的源極為S1、漏極為Dl，柵極為Gl，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的源極為S2、漏極為D2，柵極為G2，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的柵極Gl與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的柵極G2通過鋁線連接在一起作為柵極控制端GT，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的漏極Dl與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的漏極D2通過鋁線連接在一起，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的源極SI和基底BI通過鋁線連接在一起，作為接口 1l，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的源極S2和基底B2通過鋁線連接在一起，作為接口 102，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的寄生體二極管dl的正端在漏極Dl，寄生體二極管dl的負(fù)端在基底BI，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的寄生體二極管d2的正端在漏極D2，寄生體二極管d2的負(fù)端在基底B2。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果:單個PM0SFET漏極D到基源BS寄生體二極管會由于漏源電壓的變化導(dǎo)致漏電，本發(fā)明芯片工藝將兩個PM0SFET串聯(lián)，并設(shè)置各自的寄生二極管反向，利用二極管的單向?qū)ㄐ?，就可以解決電位反轉(zhuǎn)帶來的寄生二極管漏電問題。工藝采用同一個P型襯底中設(shè)置兩個N型阱，每個N型阱上面擴(kuò)散兩個高摻雜的P型區(qū)P+，另外在N型阱上面還擴(kuò)散一個高摻雜的N型區(qū)N+，N阱電位懸浮，和源極連接。
【附圖說明】
[0009]圖1是現(xiàn)有PM0SFET的結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2是圖1的柵、源、漏極以及寄生體二極管示意圖；
[0011 ]圖3是本發(fā)明具有防電流倒灌功能的PM0SFET器件結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖4是圖3的柵、源、漏極以及寄生體二極管示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖3所示，本發(fā)明包括同一個P型襯底，兩個N型阱，以及每個N型阱中有兩個P型擴(kuò)散區(qū)，分別為源極S和漏極D，一個N型擴(kuò)散區(qū)，作為基底B，阱上方有一層絕緣層，絕緣層上方是一層多晶硅層，作為柵極G，每個N型阱以及其內(nèi)部的這些層次實(shí)現(xiàn)一個PM0SFET器件。所以兩個N型阱及其內(nèi)部層次產(chǎn)生兩個PM0SFET，分別為Pl和P2。這兩個PM0SFET通過鋁線連接在一起，連接關(guān)系為，寄生二極管dl正端+接到漏極Dl，負(fù)端-接到BI，源極SI和基底BI通過鋁線連接在一起，作為接口 1l ；寄生二極管d2正端+接到漏極D2，負(fù)端-接到B2，源極S2和基底B2通過鋁線連接在一起，作為接口 102。將漏極Dl和漏極D2通過鋁線連接到一起，柵極Gl和柵極G2通過鋁線連接在一起作為柵極控制端GT。這樣就將Pl和P2連接成串聯(lián)的兩個PMOS管，并且寄生體二極管dl和寄生體二極管d2也串聯(lián)起來，但是導(dǎo)通方向不同，因?yàn)槎O管單向?qū)ㄐ?，二極管電流只能從正端+流向負(fù)端-，而寄生二極管dl和d2的正端+連接在一起，1l接至dl的負(fù)端_，101接至d2的負(fù)端-，屬于反向串聯(lián)的兩個二極管，從而造成斷路，兩個方向都不導(dǎo)通，可以避免接口 1l和接口 102電位反轉(zhuǎn)造成寄生二極管導(dǎo)通，避免器件損壞。
[0014]如圖4所示，兩個PM0SFET中，每個PM0SFET的基底B和源極S連在一起，之后將兩個PM0SFET漏端連接在一起，即串聯(lián)起來，柵極連接在一起作為柵極控制端GT，兩個源端分別作為外部信號的接口，分別為1l和102，這樣兩個體二極管反向串聯(lián)，從而避免接口 1l和接口 102電位反轉(zhuǎn)造成寄生二極管導(dǎo)通，從而避免器件Pl和P2的損壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有防電流倒灌的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)為:以P型硅片作為襯底，在P型襯底中擴(kuò)散一個N型阱作為基底B，在N型阱上面擴(kuò)散兩個高摻雜的P型區(qū)P+，分別作為源極S和漏極D，另外在N型阱上面還擴(kuò)散一個高摻雜的N型區(qū)N+，作為N型阱的歐姆接觸，用于對N型阱的引線，即基底B，在P型硅片表面覆蓋一層絕緣層，在絕緣層上面長出一層多晶硅層，從多晶硅層用金屬鋁引出一個柵極G，柵極G與漏極D以及源極S絕緣，其中，漏極D與N型阱之間，即漏極D與基底B之間產(chǎn)生一個寄生體二極管，該寄生體二極管的正端在漏極D，二極管的負(fù)端通過基底B區(qū)域引出后用金屬鋁連接至源極S，即基底B和源極S短路在一起，電位相同，稱之為:基源BS電位； 其特征在于:將上述兩個相同結(jié)構(gòu)的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管串聯(lián)，并將各自的寄生體二極管互為反向設(shè)置，即兩個寄生體二極管的正端連接在一起，利用二極管的單向?qū)ㄐ?，解決因P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的漏極D電位和基源BS電位在出現(xiàn)電位高低反轉(zhuǎn)時導(dǎo)致寄生體二極管漏電而產(chǎn)生的電流倒灌;具體結(jié)構(gòu)如下: 在同一個P型襯底中擴(kuò)散兩個N型阱分別作為兩個P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P1、P2的基底B1、B2，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的源極為S1、漏極為Dl，柵極為Gl，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的源極為S2、漏極為D2，柵極為G2， P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的柵極Gl與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的柵極G2通過鋁線連接在一起作為柵極控制端GT，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的漏極Dl與P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的漏極D2通過鋁線連接在一起，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的源極SI和基底BI通過鋁線連接在一起，作為接口 1l，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的源極S2和基底B2通過鋁線連接在一起，作為接口 102，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管Pl的寄生體二極管dl的正端在漏極Dl，寄生體二極管dl的負(fù)端在基底BI，P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管P2的寄生體二極管d2的正端在漏極D2，寄生體二極管d2的負(fù)端在基底B2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有防電流倒灌的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的芯片結(jié)構(gòu)，由于單個PMOSFET的漏極D到基源BS的寄生體二極管會由于漏源電壓的變化導(dǎo)致漏電，本發(fā)明芯片工藝將兩個PMOSFET串聯(lián)，并設(shè)置各自的寄生二極管反向，利用二極管的單向?qū)ㄐ?，就可以解決電位反轉(zhuǎn)帶來的寄生二極管漏電問題。工藝采用同一個P型襯底中設(shè)置兩個N型阱，每個N型阱上面擴(kuò)散兩個高摻雜的P型區(qū)P+，另外在N型阱上面還擴(kuò)散一個高摻雜的N型區(qū)N+，N阱電位懸浮，和源極連接。
【IPC分類】H01L29/78, H01L27/088
【公開號】CN105679758
【申請?zhí)枴緾N201610180442
【發(fā)明人】王海波, 張洪俞
【申請人】南京微盟電子有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月25日