[发明专利]高压横向结二极管装置

说明书

一种横向结二极管装置(110)包含至少具有半导体表面的衬底(105)。耗尽型LDMOS装置(130)处于所述半导体表面中，所述耗尽型LDMOS装置包含源极(131)、漏极和栅极电介质(134)上方的栅极(133)、在所述栅极(133)下方的在所述源极(131)与所述漏极之间的沟道区(135)。漂移区(136a，136b，138)位于所述沟道区(135)与所述漏极之间。所述漏极还提供所述横向结二极管装置(110)的阴极。嵌入式二极管(120)包含第二阴极(121)和与所述装置(110)共用的阳极(122)。所述嵌入式二极管(120)是由隔离区隔离的结，所述隔离区包括位于所述阳极(122)与所述源极(131)之间的耦合到内埋层(124)的阱(123)。所述阳极(122)和隔离区直接连接到所述栅极(133)，且所述第二阴极(121)直接连接到所述源极(131)。

本发明大体上涉及半导体装置，且更具体地说，涉及包含高压二极管装置的集成电路。

背景技术

功率半导体(例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))广泛用于各种应用。栅极驱动器是功率半导体的一种应用，其用于驱动高侧功率开关，例如电子镇流器、开关模式电源或DC或AC电动驱动的绝缘栅双极晶体管(IGBT)或功率MOSFET。栅极驱动器基本上包含与地(GND)参考低压控制器和高压参考驱动器结合的电平移位器。

栅极驱动器可包含横向扩散MOSFET(LDMOS)装置，以实现其耐高压性。如在高压电路领域中已知的，LDMOS装置是设计用于低导通电阻和高阻闭电压的不对称功率MOSFET。通过在轻掺杂n型漏极区中形成扩散p型沟道区来获得n沟道增强型LDMOS装置的这些特征。LDMOS装置也可经配置为耗尽型装置。

为了将GND参考电压源或电源(例如VCC或VDD)传送到高压参考驱动电路，大体上使用自举电容器和自举二极管。在高侧电源开关关断时，自举二极管在正向偏压时传导电流以将功率从VCC或VDD传送到串联连接的自举电容器。在高侧电源开关接通时，自举二极管保护VCC或VDD免受高压损害。

发明内容

所描述方面包含集成电路(IC)，所述集成电路包含横向结二极管装置，所述横向结二极管装置包括与嵌入式二极管串联连接的耗尽型LDMOS装置。LDMOS装置包含源极、漏极、栅极电介质上方的栅极和在栅极电介质上的栅极下方的沟道区。漂移区处于沟道区与漏极之间，其中漏极还提供横向结二极管装置的阴极。嵌入式二极管包含在本文中称为‘第二阴极’的另一阴极和还作为横向结二极管装置的阳极的阳极。嵌入式二极管是由隔离区隔离的结，所述隔离区包括位于阳极与源极之间的耦合到内埋层的阱。阳极和隔离区直接连接到栅极，且第二阴极直接连接到源极。

附图说明

图1A是根据一实例方面的包含实例横向结二极管装置的IC的横截面绘图，所述横向结二极管装置包括展示为串联连接的n沟道LDMOS(NLDMOS)装置的耗尽型LDMOS装置和结隔离的嵌入式二极管。

图1B展示示出与耗尽型NLDMOS装置串联连接的嵌入式二极管的图1A中的横向结二极管装置的等效电路。

图2A到2P是展示根据一实例方面的形成包含横向结二极管装置的IC的实例方法的处理进程的横截面图，所述横向结二极管装置包含串联连接的耗尽型NLDMOS装置和结隔离的嵌入式二极管。

图3描绘包含所描述横向结二极管装置作为其自举二极管的高侧栅极驱动器IC。

图4A到4E展示测量的电流数据，其中实例横向结二极管装置证实图4A中的高击穿电压(BV)和分别与图4C和4E中展示的高压NLDMOS装置的体二极管相比显著地减小的图4B和4D中的衬底泄漏电流。

具体实施方式