[发明专利]用于升压型直流－直流转换器内的半导体装置和该转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用在升压型DC-DC转换器中的、包括开关元件和二极 管元件的半导体装置，以及包括该半导体装置的升压型DC-DC转换器。

背景技术

便携电子装置如以蜂窝电话为代表以爆发性的速度应用于各个领域，并 且得到广泛的认可。便携装置是由电池驱动的。当便携装置需要比电池输出 电压高的电压时，需要使用升压型变压器电路。通常，升压型变压器电路可 以由升压型DC-DC转换器形成。例如，日本公开专利申请No.9-84333(在 下文中称为“参考1”)和日本公开专利申请No.2001-154627(在下文中称 为“参考2”)公开了升压型DC-DC转换器。

图32是图解升压型DC-DC转换器的示例的电路图。

图32中所示的升压型DC-DC转换器包括电感(线圈)201、二极管元 件203、开关元件205以及电容器207。线圈201的一终端连接至DC(直流) 电源209，以及线圈201的另一端连接至二极管元件203的阳极。开关元件 205的一终端连接至线圈201和二极管元件203之间的连接点A，开关元件 205的另一终端连接至地(GND)。电容器207的一终端连接至二极管元件 203的阴极，电容器207的另一终端连接至地(GND)。二极管203的阴极 连接至输出端子B。

当开关元件205导通时，电流流过DC电源209、线圈201、开关元件 205以及至地(GND)。例如，如果开关元件205的阻抗是0Ω(欧姆)，在 连接点A的电压是0V，在二极管元件203上施加反向偏置，以及输出在电 容器207上的感应电压。

当开关元件205关断(turn-off)时，在线圈201的两端出现反电动势， 以及在连接点A感应出比输入电压高的电压。这时，在二极管元件203上施 加正向偏置以及电流流过DC电源209、线圈201、二极管元件203和输出 端子B。

通过升压型DC-DC转换器的开关元件205的重复地接通和关断，可以 从升压型DC-DC转换器提取比输入电压高的输出电压。

通常，如参考2中公开的，开关元件205可以是MOS晶体管，二极管 元件203可以是外部元件，以及例如，可以是具有内建肖特基二极管的半导 体装置。

在如图32所示的升压型DC-DC转换器中，当开关元件205接通时，在 连接点A的电压基本上是0V，以及在输出终端B的电压是在高电平。然而， 这会引起在二极管元件203中的反向偏置漏电流。尤其，当二极管元件203 是由肖特基二极管形成，其中金属元件连接至半导体层，反向电压漏电流会 变大。

另外，由于在线圈201上的反电动势(back electromotive force)与每单 位时间电流变化成比例，所以要求开关元件205能够高速开关。

进一步，当开关元件205关断时，在连接点A和输出端子B的电压是 高电平，以及高电压反向偏置施加在由MOS晶体管形成的开关元件205的 漏极。因此，当结泄漏和关断泄漏(关断状态源极至漏极的泄漏)出现，在 连接点A的电压会逐渐地降低。

上面的问题会降低DC-DC转换器的转换效率。

发明内容

本发明可以解决相关技术的一个或更多的问题。

本发明的优选实施例可以提供用在包括在相同半导体衬底上的开关元 件和二极管元件并且具有高转换效率的升压型DC-DC转换器中的半导体装 置，以及包括半导体装置的升压型DC-DC转换器。

根据本发明的第一方面，提供用在升压型DC-DC转换器中的半导体装 置，包括：

开关元件；

与开关元件形成在相同的半导体衬底上的二极管元件；

开关端子；以及

输出端子，

其中

开关元件包括具有由LDMOS栅电极下的沟道扩散层的表面部分形成的 沟道区域的LDMOS晶体管，所述的LDMOS晶体管包括：

源极扩散层，

具有电导率相对于源极扩散层电导率的沟道扩散层，并且以包围源极扩 散层的侧表面和底表面而形成，以及

具有与源极扩散层的电导率相同电导率的漏极扩散层，并且形成在外面 并且邻近沟道扩散层，以及

二极管元件包括垂直双极型晶体管，包括：

形成二极管元件集电极的集电极扩散层，