[发明专利]垂直扩散金属氧化物半导体场效晶体管及其制作方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年11月19日申请的题为“通过移除控制栅极的一部分形成低电容场效晶体管(FORMING A LOW CAPACITANCE FIELD EFFECT TRANSISTOR BY REMOVAL OF A PORTION OF THE CONTROL GATE)”的第61/415,449号美国临时申请案的权利，所述申请案被全部并入本文中。

技术领域

本申请案涉及一种垂直DMOS场效晶体管(FET)。

背景技术

与集成电路中的横向晶体管相比，功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)通常用以处置高功率电平。图5展示典型MOSFET，其使用垂直扩散MOSFET结构，也称为双扩散MOSFET结构(DMOS或VDMOS)。

如(例如)图5中所示，在N+衬底415上，形成有N-外延层，其厚度及掺杂通常确定装置的电压额定值。从顶部到外延层410内，形成有由P掺杂区域420包围的N+掺杂的左及右源极区域430，P掺杂区域420形成由其外扩散区425包围的P基极。源极接点460通常接触在裸片的表面上的区域430及420两者，且通常由连接左与右源极区域两者的金属层形成。绝缘层450(通常，二氧化硅或任何其它合适材料)将覆盖P基极区域420的一部分的多晶硅栅极440与外扩散区425绝缘。栅极440连接到通常由另一金属层形成的栅极接点470。此垂直晶体管的底部侧具有形成漏极接点480的另一金属层405。总之，图5展示可非常小且包括共同漏极、共同栅极及两个源极区域及两个沟道的MOSFET的典型基本单元(cell)。其它类似单元可用于垂直功率MOS-FET中。多个此种单元可通常并联连接以形成功率MOSFET。

在接通状态下，沟道形成于由栅极覆盖的区域420及425的区内，栅极从表面分别伸出到区域420及425内。因此，电流可如由水平箭头所指示而流动。所述单元结构必须提供栅极440的足够宽度d以允许此电流转向成流到漏极侧(如由垂直箭头所指示)的垂直电流。

归因于栅极的必要宽度(其为不良的，尤其在例如切换模式电力供应器等高频率切换应用中)，这些结构具有相对高的栅极到漏极电容。

发明内容

根据一实施例，一种垂直扩散金属氧化物半导体(DMOS)场效晶体管(FET)可具有单元结构，所述单元结构包括：衬底；在所述衬底上的具有第一传导类型的外延层或阱；具有第二传导类型的第一基极区域及第二基极区域，其布置于所述外延层或阱内且间隔开预定义的距离；具有第一传导类型的第一源极区域及第二源极区域，其分别布置于所述第一基极区域及所述第二基极区域内；及栅极结构，其通过绝缘层而与所述外延层或阱绝缘且布置于所述第一基极区域与所述第二基极区域之间的区域上方且至少部分覆盖所述第一基极区域及所述第二基极区域，其中所述栅极结构包括间隔开的第一栅极及第二栅极，其中每一栅极覆盖所述基极区域的相应部分。

根据再一实施例，所述基极区域可进一步包括分别包围所述第一基极区域及所述第二基极区域的具有所述第二传导类型的第一扩散区及第二扩散区。根据再一实施例，所述垂直DMOS-FET可进一步包括连接所述第一源极区域及所述第二源极区域与所述第一基极区域及所述第二基极区域的源极金属层。根据再一实施例，所述垂直DMOS-FET可进一步包括连接所述第一栅极与所述第二栅极的栅极金属层。根据再一实施例，所述第一栅极及所述第二栅极可由连接所述第一栅极与所述第二栅极的栅极层形成。根据再一实施例，所述第一栅极及所述第二栅极可连接于所述单元结构外。根据再一实施例，所述第一栅极与所述第二栅极可通过线接合而连接。根据再一实施例，所述垂直DMOS-FET可进一步包括在所述衬底的背面上的漏极金属层。根据再一实施例，所述单元结构或多个单元结构可形成于集成电路装置中。根据再一实施例，所述集成电路装置可提供切换模式电力供应器的控制功能。根据再一实施例，所述第一传导类型可为P型，且所述第二传导类型可为N型。根据再一实施例，所述第一传导类型可为N型，且所述第二传导类型可为P型。根据再一实施例，所述衬底可具有所述第一传导类型或所述第二传导类型。根据再一实施例，如果所述衬底具有所述第二传导类型，那么所述漏极经由顶表面连接。