[发明专利]半导体设备及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及：一种半导体设备，比如高压二极管（用于耐受高压），其是一种用于进行整流的器件；以及一种用于制造所述半导体设备的方法。

背景技术

本非临时申请在35 U.S.C. §119(a)下要求2010年6月18日提交的专利申请No. 2010-139931的优先权，其全部内容由此通过引用被结合。

高压二极管（比如这种类型的常规半导体设备）在电力管理领域内扮演重要角色，并且是用于进行整流的典型二极管器件，比如升压转换器、降压转换器和电池充电器，其被形成在单片集成电路中。

然而，当在集成电路中形成高压二极管时，由于在接合部附近的寄生双极型晶体管的影响，在正向方向上的使用期间会出现到基板（substrate）的泄漏电流的问题，从而导致功率消耗增大。

在下文中将参照图18（a）和18（b）详细描述在参考文献1中所描述的常规高压二极管100。

图18（a）是示意性地示出在参考文献1中所公开的常规高压二极管的纵向截面图。图18（b）是描述图18（a）的纵向截面图中的正向偏置下的电流路径I1和I2以及基板泄漏电流的图。

如图18（a）中所示，常规高压二极管100包括：P型半导体基板101；形成在P型半导体基板101上的N型半导体层102；并且在N型半导体层102中还有充当阳极区的第一P型扩散区103、与P型扩散区103电连接的第二P型扩散区104、以及与P型扩散区103分开形成的N型扩散区107。

另外，在P型扩散区103中形成高浓度P型扩散区106。此外，在P型扩散区104中形成高浓度N型扩散区105，并且在N型扩散区107中形成高浓度N型扩散区105A。

在高浓度P型扩散区106上方形成阳极电极，并且在高浓度N型扩散区105上方形成阴极电极。高浓度N型扩散区105A通过相同电位下的所述阴极电极与高浓度N型扩散区105电连接。

一般来说，通过由P型扩散区构成的阳极区与由N型扩散区构成的阴极区的PN结形成PN结二极管。所述PN结二极管具有所谓的整流动作，其中正向电流在正向偏置下从阳极区流到阴极区，并且所述电流在反向偏置下停止。

在常规高压二极管100中，在反向偏置下，图18（a）中所示的长度L以及P型扩散区103和P型扩散区104的轮廓受到调节，从而可以获得对于高压的耐受性，并且可以有利地停止反向偏置下的电流。

另一方面，在正向偏置下，如图18（b）中所示，正电源被连接到阳极高浓度P型扩散区106，并且阴极高浓度N型扩散区105和高浓度N型扩散区105A接地。结果，存在一条从高浓度P型扩散区106开始经由第一P型扩散区103和第二P型扩散区104到达高浓度N型扩散区105的电流路径I1；并且还存在一条从高浓度P型扩散区106开始经由第一P型扩散区103、N型半导体层102和N型扩散区107到达高浓度N型扩散区105A的电流路径I2。

在这种结构中形成寄生PNPTr，其由所述阳极区的P型扩散区（第一P型扩散区103、第二P型扩散区104和高浓度P型扩散区106；发射极）、N型半导体层102（基极）、以及P型半导体基板101（集电极）构成。虽然电流路径I1没有问题，但是N型半导体层102的杂质浓度低，并且N型半导体层102的电位由于电流路径I2而相对于阳极区的P型扩散区变为正向偏置。结果存在一个待解决的问题，其中所述寄生PNPTr被接通，并且基板泄漏电流流到P型半导体基板101中。

如图18（b）中所示，为了抑制常规结构中的正向偏置下的基板泄漏电流，能够想到提高N型半导体层102的杂质浓度或者增大N型半导体层102的厚度。一般来说，N型半导体层102还由另一个器件使用。因此，考虑到对所述另一个器件的大的影响，这些想法难以实现。基板泄漏电流的增大还将增大功率消耗，并且导致基板电位不稳定地波动，从而导致故障。

因此，为了抑制正向偏置期间的基板泄漏电流，参考文献2公开了另一种装置。

在下文中将参照图19描述在参考文献2中所描述的常规高压二极管200。

图19是示意性地示出在参考文献2中所公开的常规高压二极管的基本部分的截面结构的纵向截面图。

如图19中所示，常规高压二极管200包括：P型半导体基板201；在P型半导体基板201上形成的N型隐埋扩散区208；以及进一步形成在其上的P型半导体层202。在P型半导体层202中包括充当阳极区的P型扩散区203以及与P型扩散区203分开形成的N型扩散区207。