[发明专利]垂直扩散金属氧化物半导体场效晶体管及其制造方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年11月23日申请的题为“低电容垂直栅极场效晶体管(LOW CAPACITANCE VERTICAL GATE-FIELD EFFECT TRANSISTOR)”的第61/416,638号美国临时申请案的权利，所述申请案的全文并入本文中。

技术领域

本申请案涉及一种垂直扩散金属氧化物半导体(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)一般用以处置高功率电平。图6展示使用垂直扩散MOSFET结构(也称为双扩散MOSFET结构(DMOS或VDMOS))的典型MOSFET。

如所展示，例如，在图6中，在N+衬底415上形成有N-外延层，所述N-外延层的厚度及掺杂一般确定装置的电压额定值。自顶部至外延层410中，形成有N⁺掺杂的左源极区430及右源极区430，所述源极区430由形成P基极的P掺杂区420围绕。P基极可具有围绕P基极420的向外扩散区域425。源极接点460一般在裸片的表面上接触区430及420两者且一般由连接左源极区及右源极区两者的金属层形成。绝缘层450(通常为二氧化硅或任何其它合适材料)使覆盖P基极区420及向外扩散区域425的一部分的多晶硅栅极440绝缘。栅极440连接至通常由另一金属层形成的栅极接点470。此垂直晶体管的底侧具有形成漏极接点480的另一金属层405。总之，图6展示可为极小的且包括共同漏极、共同栅极以及两个源极区及两个通道的MOSFET的典型基本单元。其它类似单元可用于垂直功率MOS-FET中。多个这些单元可一般并联地连接以形成功率MOSFET。

在接通状态中，通道形成于区420及区425的由栅极覆盖的区域内，自表面分别伸入至区420及区425中。因此，如由水平箭头所指示，电流可流动。单元结构必须提供栅极440的足够宽度d以允许此电流变成流动至漏极侧的垂直电流，如由垂直箭头所指不。

归因于特定地在高频率切换应用(例如，切换模式电力供应器)中不合需要的栅极的必要宽度，这些结构具有相对较高的栅极源极电容。

发明内容

根据一实施例，一种具有单元结构的垂直扩散金属氧化物半导体(DMOS)场效晶体管(FET)可包括：具有第一传导类型的衬底，其形成漏极区；在所述衬底上的具有所述第一传导类型的外延层；在所述外延层内的具有第二传导类型的第一基极区及第二基极区，所述基极区间隔开预定义距离；具有第一传导类型的第一源极区及第二源极区，其分别布置于所述第一基极区及所述第二基极区中，其中所述第一基极区及所述第二基极区可操作以在所述源极区与所述外延层之间形成第一横向通道及第二横向通道；栅极结构，其通过绝缘层而与所述外延层绝缘且布置于所述第一基极区与所述第二基极区之间的区上方，且其中所述栅极结构包括第一栅极区及第二栅极区，每一栅极区仅覆盖分别在所述第一基极区及所述第二基极区内的所述第一通道及所述第二通道。