[发明专利]功率金属氧化物硅场效应晶体管

说明书

本申请要求享有2006年10月16日递交的韩国专利申请No.10-2006-0100210的权益，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及功率金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)，更具体地，涉及能使得单个源极向两个沟道提供电子并不同地改变源极和栅极之间接触面积以最大化电流能力的功率MOSFET。

背景技术

功率MOSFET是具有二氧化硅绝缘层作为氧化物绝缘层，通过氧化物绝缘层与包括在半导体衬底中的发射源导电沟道隔离的栅极的场效应晶体管，并需要用于充电或放电输入电荷的栅极输入脉冲电压。功率MOSFET比双极晶体管消耗更少的功率。

功率MOSFET进一步包括形成在半导体衬底中的源极、漏极、多个基区(body region)，以及形成在半导体衬底之上和/或上方的栅氧化物膜和栅极。用于施加电信号的金属导线经由接触而电连接至源极、漏极和栅极的上侧。

特别地，在功率MOSFET中，n⁺型层和n^-型层形成在半导体衬底之上和/或上方，以及p型扩散区和n⁺型区域交替地形成在衬底的底表面和顶表面之上和/或上方。栅极形成在衬底之上和/或上方一对n⁺型区域之间的p型扩散区与插入在二者之间的绝缘层交叉的位置处，以及由玻璃涂覆的源极形成在衬底的顶表面之上和/或上方使得p型扩散区和n⁺型区域相连接。

由于漏极可以形成在衬底的底表面之上和/或上方，源区和漏区之间的沟道可以纵向形成并可以通过栅极来控制。电极可以经由形成在衬底之上和/或上方的栅焊盘和源焊盘引出使得栅极和源极与外部器件电连接。

当电压施加在栅极上以及半导体衬底连接至地GND时，绝缘体和位于绝缘体之上和/或上方和之下的电极构成电容器。当正(+)电压施加在栅极上时，在栅极中形成正(+)电荷以及在P型衬底中的绝缘体正下方形成负(-)电荷。这时，在绝缘体两侧形成的正(+)电荷和负(-)电荷的数量将相同。当施加足够的电压时，通路诸如沟道可通过负电荷形成在两个N⁺型(源极和漏极)区域之间。当电压施加在漏极的情形下，电流沿着沟道流动。然而，当栅电压终止时，沟道消失，并由此，电流不流动。因此，即使当恒定电压连续施加在漏极时，漏极中流动的电流可以通过调节施加在栅极上的电压来调节。

如实施例图1A和图1B所示，功率MOSFET可包括由栅极2包围并绝缘的单元或基极(body)1。基极1可从半导体表面分离以防止其变化的电势。基极1和总面积之间的比率是较大的。因此，基极1的面积使器件需要高电流驱动能力显著增加。由于单个源极3向栅极2供应电子，栅极2和源极3之间的接触部分可以较小，并由此，电流驱动效率降低。

发明内容

本发明实施方式涉及功率金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)，其能使得单个源极向两个沟道提供电子并不同地改变源极和栅极之间的接触面积以最小化电流能力，增加栅极和源极之间的接触面积以增加沟道宽度，同时占有单元区域(芯片)的较小面积，和防止源极和基区之间的正向偏置，以及通过防止栅极处的突然变化来防止碰撞电离生成。