双MOS的MOSFET结构及锂电池保护模块的制作方法

双mos的mosfet结构及锂电池保护模块
技术领域
1.本实用新型涉及一种mosfet结构，尤其涉及一种双mos的mosfet结构及锂电池保护模块。


背景技术：

2.如今锂电池在生活中得到广泛应用，但是因为锂电池在使用中严禁过充电、过放电和短路，否则将会使锂电池发生起火和爆炸等致命缺点，所以在使用可充电锂电池时都会带有一块保护板来保护电芯的安全。锂电池保护模块作为不可或缺的部分也广泛的应用在各个领域中。在锂电池保护模块中，除了保护芯片外还需要两颗mosfet器件作为过充和过放的控制器件。在锂电池保护模块应用当中，两颗mosfet器件mos1、 mos2分别起到过充和过放控制。当锂电池低压充电时，mos1栅极高电平导通；当充电电压达到控制ic的过充检测电压时，mos1栅极信号变为低电平关断，停止过度充电。当锂电池放电时，mos2栅极高电平导通；当放电电压降低到控制ic的过放检测减压室，mos2栅极信号变为低关断，停止过度放电。
3.在锂电池保护模块中，mosfet较为关键的两个参数是耐压(bv)和导通电阻 (rdson)。耐压需要保证mosfet承受住电芯电压和充电器的电压，较低的导通电阻可以降低mosfet的功率损耗，保证电池的电流输出能力以及电压稳定性。
4.现有技术中通常选择的锂电池保护mosfet为两颗单独的芯片，分别通过打线封装后接入锂电池保护模块中；但现有技术中独立存在的两颗单独的芯片成本高，且采用传统的打线封装，封装面积更大，散热性能差，封装后成品寄生阻抗大，封装成本高。
5.因此，亟待解决上述问题。


技术实现要素：

6.实用新型目的：本实用新型的第一目的是提供一种有效减小芯片面积的双mos的 mosfet结构。
7.本实用新型的第二目的是提供基于双mos的mosfet结构的锂电池保护模块。
8.技术方案：为实现以上目的，本实用新型公开了一种双mos的mosfet结构包括自下而上依次设置的衬底、外延层、外延层表面注入杂质形成的沟道区以及钝化层，所述沟道区和外延层内设有填充有多晶硅的沟槽，所述钝化层内淀积有形成第一mos单元的源极和栅极的第一顶层金属和第二mos单元的源极和栅极的第二顶层金属。
9.其中，所述沟道区上表面离子注入形成第一mos单元的第一源区和第二mos单元的第二源区。
10.优选的，所述第一顶层金属下方分别通过第一金属层与沟槽内多晶硅、第一源区和沟道区相连；所述第二顶层金属分别通过第二金属层与沟槽内多晶硅、第二源区和沟道区相连。
11.再者，所述第一顶层金属上方分别连接有第一源极铜柱和第一栅极铜柱；所述第
二顶层金属上方分别连接有第二源极铜柱和第二栅极铜柱。
12.进一步，还包括包封于外周的塑封料，且第一源极铜柱、第一栅极铜柱、第二源极铜柱和第二栅极铜柱均裸露于塑封料的外面。
13.优选的，所述衬底的背面设有封装基岛。
14.再者，所述沟槽内淀积有一层用于包覆多晶硅的栅氧。
15.本发明一种基于双mos的mosfet结构的锂电池保护模块，包括控制ic、电芯以及用于过充和过放控制的双mos的mosfet结构，其中控制ic、与电芯和双mos 的mosfet结构三者相互连接。
16.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
17.(1)、本实用新型将第一mos单元和第二mos单元集成在同一mosfet结构中，节省了芯片版图设计时中间划片槽的面积，从而减小了芯片整体的面积，降低了芯片成本；第一mos单元与第二mos单元内部漏极相连，减少了单一mos封装后再通过电路相连的寄生阻抗；
18.(2)、本实用新型在芯片封装时采用面板级封装(plp)形式，即利用封装料包覆和铜柱外接电路；通过生长铜柱的方式替代传统的打线方案，提升了封装可靠性，降低了封装成本，封装体积缩小，且可以通过更大的电流，封装寄生电阻更小，从而避免因 mosfet内阻太大影响锂电池保护模块功耗等现象；
附图说明
19.图1为本实用新型中双mos的mosfet结构的结构示意图；
20.图2为本实用新型中双mos的mosfet结构的性能示意图；
21.图3为本实用新型中锂电池保护模块的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
23.如图1所示，本实用新型一种双mos的mosfet结构，包括衬底1、外延层2、沟道区3、钝化层4、多晶硅5、沟槽6、第一顶层金属7、第二顶层金属8、第一源区9、第二源区10、第一金属层11、第二金属层12、第一源极铜柱13、第一栅极铜柱14、第二源极铜柱15、第二栅极铜柱16、塑封料17、封装基岛18和栅氧19。
24.本实用新型中封装基岛18、衬底1、外延层2、沟道区3和钝化层4自下而上依次设置，沟道区3由外延层2表面注入杂质形成，沟道区3和外延层2内设有若干个沟槽 6，沟槽6内壁首先氧化形成一层栅氧19，再在内壁填充有多晶硅5。
25.钝化层4内淀积有第一顶层金属7和第二顶层金属8，第一顶层金属7为第一mos 单元的源极和栅极，第二顶层金属8为第二mos单元的源极和栅极。沟道区3上表面离子注入形成第一mos单元的第一源区9和第二mos单元的第二源区10。第一顶层金属7下方分别通过第一金属层11与沟槽内多晶硅、第一源区和沟道区相连；第二顶层金属8分别通过第二金属层12与沟槽内多晶硅、第二源区和沟道区相连。第一顶层金属7上方分别连接有第一源极铜柱13和第一栅极铜柱14；所述第二顶层金属8上方分别连接有第二源极铜柱15和第二栅极铜柱16。第一mos单元和第二mos单元分别起到过充和过放控制，第一mos单元和第二mos单元在芯片内部相连，无需设置引出的漏极；本实用新型将第一mos单元和第二mos单元集成在
同一mosfet结构中，节省了芯片版图设计时中间划片槽的面积，从而减小了芯片整体的面积，降低了芯片成本。
26.本实用新型中还包括包封于外周的塑封料17，且第一源极铜柱13、第一栅极铜柱 14、第二源极铜柱15和第二栅极铜柱16均裸露于塑封料17的外面。本实用新型的封装上采用plp封装形式替代了传统的打线封装，封装面积更小；plp封装采用的埋入式盲孔互联技术，铜柱直径远大于铜线，且与芯片可存在多个接触孔，所以可以通更大的电流，散热性能更好，封装后成品寄生阻抗更小，封装成本也更低。
27.与现有技术中传统封装方案相比，本实用新型具有更低的寄生内阻：
28.如图2所示，图中从左到右分别为plp和传统打线工艺封装后的成品在vgs＝10v 以及vgs＝4.5v时的内阻对比。应用plp封装的成品寄生电阻在0.3mω左右，使用传统封装的寄生内阻在1mω左右，实际能降低0.7mω左右。
29.如图3所示，本实用新型的锂电池保护模块包括控制ic20、电芯21以及用于过充和过放控制的双mos的mosfet结构，其中控制ic20、与电芯21和双mos的mosfet 结构三者相互连接，双mos的mosfet结构的第一栅极铜柱14和第一栅极铜柱14分别与控制ic20相连，双mos的mosfet结构的第一源极铜柱13与电源负极相连，双 mos的mosfet结构的第二源极铜柱15与电芯相连。