[发明专利]包括功率二极管的集成电路

说明书

技术领域

本发明总体上涉及包括功率二极管整流器的功率半导体器件，且更为具体地，本发明涉及制造在半导体集成电路中的功率二极管以及制造该功率二极管的方法。

背景技术

上面引用的专利和未决的专利申请公开了包括一个或多个MOSFET结构的半导体功率二极管和整流器，其中公共电极与半导体本体的一个表面中的栅和源/漏区接触。该二极管具有低接通电阻、快恢复时间和很低的正向电压降。该二极管可以起到分立器件的作用并且可以在集成电路中工作。在一个实施例中，至二极管的一个触点是与半导体结构的一个表面中或上的栅和源/漏区接触的公共电极。另一触点可以放置在半导体结构的相对面或者与半导体结构中的第二源/漏区电接触。

当被制造为集成电路中的部件时，二极管结构必须与集成电路结构电隔离，其中功率总线将二极管的电极连接到集成电路的功率触点。二极管可以被有效地用作集成电路的功率源而不对电路工作产生有害影响。

本发明涉及一种工艺和所得到的结构，其中功率二极管包括集成电路的组成部分。

发明内容

按照本发明，一个或多个二极管区在半导体衬底中形成，其中二极管区的掺杂剂导电性与其中将要形成集成电路的衬底的掺杂剂导电性相反。例如，N-/N+掺杂剂可以注入到具有P-/P+掺杂剂的衬底中。可替选地，可以在半导体衬底中形成沟槽，并然后用掺杂的N-/N+半导体材料对该沟槽进行外延再填充。

二极管区通过浅沟槽氧化物隔离或通过衬底中的刻蚀沟槽侧壁上的电介质间隔物与集成电路电隔离，该刻蚀沟槽随后通过导电性与衬底相反的外延半导体生长来再填充。

利用上面共同转让的专利和申请中公开的技术，多个源/漏和栅区在器件区的表面中形成。通过栅受控沟道连接到表面源/漏区的内部源/漏区与半导体衬底的表面通过注入的接触沟道来接触，该注入的接触沟道通过例如浅沟槽隔离与表面上的多个源/漏区电隔离。

集成电路中的所得到的二极管具有前面的共同拥有的专利中所描述的二极管的特征和性能，其中与衬底表面的电隔离和电接触得到改进。

结合附图，本发明及其目的和特征将从下面的详细描述和所附权利要求中变得更为显而易见。

附图说明

图1-24是说明根据本发明实施例的制造包括功率二极管的集成电路的步骤的截面图；

图25-26是说明根据本发明的一个实施例的隔离二极管区的制造的截面图；

图27-31是说明可替选功率二极管结构的截面图；

图32-34是说明根据本发明诸实施例的包括功率二极管的集成电路的顶视图。

具体实施方式

用于集成电路的功率源需要可与集成电路分离但被有利地结合到集成电路中的二极管整流器。图32-34是说明根据本发明诸实施例的包括功率二极管的集成电路的顶视图。典型地，集成电路被制造在硅衬底10中，其中集成电路被制造在衬底10的第一部分12中，而功率二极管被制造在衬底10的第二部分中的保护环14内。保护环14和制造在其中的二极管结构与集成电路12电隔离，这将在此进一步描述。

保护环14内的二极管包括多个单位单元16，其每个包括栅电极以及通过栅受控沟道连接到内部源/漏区的一个或多个表面被定向的源/漏区。可以在二极管区中提供任选的掺杂塞(P)18，作为与单位单元16并联的旁路二极管。阳极20包括对单位单元16的栅和表面被定向的源/漏区的共同敷金属，且阴极24通过深N+注入剂26与为所有单位单元所共用的内部源/漏区接触。根据本发明，注入剂26与单位单元的栅和表面源/漏区电隔离，且保护环14内的二极管结构与集成电路区域12介电隔离。

如所引用的专利中所描述的那样，单位单元可以采取许多形式，包括如图32中所示的短矩形结构、图33中所示的六边形结构以及图34中所示的细长条。