[发明专利]形成于绝缘体上硅中的自隔离式高压半桥结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种形成于绝缘体上硅中的自隔离式高压半桥结构。

背景技术

高压半桥或全桥是高压电路应用中一类重要的开关电源拓扑，它的结构是由一路或多路功率开关管组成，每一路功率开关管又由高侧和低侧两个功率开关管构成，通常输出一路或多路具有死区时间的交流方波，主要用于照明领域的镇流器以及工业马达驱动等。目前该模块绝大多数都采用分立功率器件构成，将控制，驱动和半桥都集成在一起的高压芯片目前国内还没有公开报道。在国外市场上，恩智浦(NXP)以及三菱等公司已有类似产品，尤其NXP公司在薄的SOI上实现了600V高压集成，其半桥高侧IGBT和低侧LDMOS功率开关管的源漏导通电阻(Rdson)远低于体硅横向功率管，是目前最先进的功率集成技术。

由于绝缘体上硅(Silicon On Insulation，SOI)硅片易于实现不同电压隔离，是先进的高压集成电路(HVIC)工艺集成的很好的解决办法。尤其在顶层硅较薄的SOI上，可以通过优化漂移区线性掺杂以及场板技术，获得高击穿电压且结果非常优异的Rdson，这使得半桥模块可以以较小的面积与控制电路集成在同一芯片上，大大降低了成本，并且具有良好的可靠性。

图1为现有技术中一种高压半桥结构的电路结构示意图。如图所示，该半桥结构100由高侧和低侧的两个功率开关管101、102构成，高侧功率管101由于导通电阻(Ron)降低效应通常采用LIGBT(Lateral IGBT，横向IGBT)更具优势；而低侧功率管102通常采用LDMOS(Lateral DMOS，横向双扩散MOS)。高侧的LIGBT的发射极与低侧的LDMOS的漏极接在一起并引出形成输出端口，处于同一电位。

但是，在制造工艺中，高压半桥结构的高侧和低侧两个功率开关管需要隔离开来。如图2所示，其为现有技术中一种高压半桥结构的剖面结构示意图。如图所示，高压半桥结构200形成于支撑晶圆上的N型线性漂移区域内，支撑晶圆与N型线性漂移区域之间间隔有埋氧化层。该高压半桥结构200可以包括半桥高侧器件(例如LIGBT)201和半桥低侧器件(例如LDMOS)202，其中半桥高侧器件201可以包括集电极、多晶硅栅极、厚栅氧、P型体区和对接发射极，而半桥低侧器件202可以包括漏极、多晶硅栅极、厚栅氧、P型体区和源极。可以看到，在现有的高压半桥结构200中，高侧功率开关管201和低侧功率开关管202以沟槽填充氧化物203隔离。对此，现有技术中的这种高压半桥结构200的芯片制造工艺相对复杂，步骤较多，而且对芯片面积的占用也较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种形成于绝缘体上硅中的自隔离式高压半桥结构，能够简化制造工艺、降低芯片占用面积，节约生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种形成于绝缘体上硅中的自隔离式高压半桥结构，包括高侧和低侧功率开关管，所述高侧功率开关管的输出极与所述低侧功率开关管的输入极相连接并一起引出形成输出端口；

其中，所述高侧功率开关管中的P型体区与绝缘体上硅下层的埋氧化层相接触，在所述高侧和低侧功率开关管之间形成自隔离，将两者绝缘间隔开。

可选地，所述绝缘体上硅的顶层硅的厚度≤5μm。

可选地，所述高侧功率开关管为横向绝缘栅双极型晶体管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor，LIGBT)。

可选地，所述低侧功率开关管为横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(Lateral Double-diffused MOSFET，LDMOS)。

可选地，所述高侧功率开关管的发射极与所述低侧功率开关管的漏极相连接并一起引出形成输出端口。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在高压半桥结构的高侧和低侧功率开关管之间利用高侧功率开关管中的P型体区使两者形成自隔离，而无需再以沟槽填充氧化物隔离。由于节省了两个功率管之间的隔离面积，因此可以简化制造工艺、降低芯片占用面积而提升半桥结构的功率开关管的有效使用面积，节约生产成本。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中一种高压半桥结构的电路结构示意图；

图2为现有技术中一种高压半桥结构的剖面结构示意图；

图3为本发明一个实施例的形成于绝缘体上硅中的自隔离式高压半桥结构的剖面结构示意图。

具体实施方式