[发明专利]具有叉指状背对背MOSFET的器件结构

说明书

一个双向开关器件，包括两个叉指状背对背垂直金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），形成在衬底上，它们的漏极连接在一起，但相互隔离。

技术领域

本发明主要涉及集成电路，更确切地说是具有背对背金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的集成电路器件。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是一种半导体晶体管器件，其中电绝缘栅极所加电压控制源极和漏极之间的电流。MOSFET应用于多种功率开关器件。在一种电池保护电路模块（PCM）所使用的具体结构中，两个MOSFET呈背对背结构，它们的漏极以浮动结构连接在一起。图1A表示这种结构的示意图。图1B表示这种器件100与电池保护电路模块PCM 102、电池104和一个负载或充电器106结合使用。在本例中，充电和放电MOSFET 120和130的栅极，分别由控制器集成电路（IC）110单独驱动。这种结构允许在两个方向上控制电流：充电器到电池以及电池到负载。在正常充电和放电操作下，MOSFET 120和130都接通（即导电）。在电池104的过充电或充电过电流状态下，控制器IC 110断开充电MOSFET 120，接通放电MOSFET 130。在过放电或放电过电流状态下，控制器IC 110接通充电MOSFET 120，断开放电MOSFET 130。

发明内容

本发明的目的在于提供一个具有叉指状背对背MOSFET的器件结构，包括两个叉指状背对背垂直金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），形成在衬底上，它们的漏极连接在一起，但相互隔离。通过将MOSFET分成窄的叉指状组件，器件结构实现了邻近隔离垂直MOSFET之间紧凑的水平间距，它们的漏极连接在一起，并实现电浮动。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种双向半导体开关器件，其特征是，包括：

一个半导体衬底；

两个叉指状背对背垂直金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）形成在衬底上，它们的漏极连接在一起，但是源极和栅极相互隔离。

上述的器件，其中两个叉指状背对背垂直MOSFET包括一个具有多个组件的第一垂直MOSFET，以及一个具有一个或多个组件的第二垂直MOSFET，其中第二垂直MOSFET的一个或多个组件包括沉积在第一垂直MOSFET多个组件中两个组件之间的一个组件。

上述的器件，其中第一垂直MOSFET多个组件的间距在10微米至100微米之间。

上述的器件，其中半导体衬底的厚度大于75微米。

上述的器件，其中半导体衬底的厚度为3mil至6mil。

上述的器件，其中第一和第二MOSFET中多个组件中每个组件的宽度为500微米至5毫米。

上述的器件，其中第一和第二MOSFET中多个组件中有源晶胞的数量为10至200。

上述的器件，其中选择多个组件的间距，使两个叉指状背对背MOSFET之间的源极至源极电流通路，以两个MOSFET的漂流区中的横向电流为主。

上述的器件，其中，还包括一个形成在衬底上的电隔离金属层，其中两个叉指状背对背MOSFET的栅极和源极区电连接到金属层相应的隔离部分。

上述的器件，其中，还包括一个形成在衬底上的电隔离金属层，其中两个叉指状背对背MOSFET的源极区电连接到金属层相应的隔离且交叉的指状部分。

上述的器件，其中两个叉指状背对背MOSFET的栅极区电连接到金属层相应的隔离栅极垫部分。