[发明专利]高压元件及其制造方法

说明书

本发明提出一种高压元件及其制造方法。高压元件用于切换式电源供应电路的功率级中，用以作为下桥开关。高压元件包含至少一横向扩散金属氧化物半导体元件以及至少一肖特基势垒二极管。其中横向扩散金属氧化物半导体包括阱区、本体区、栅极、源极以及漏极；肖特基势垒二极管包括肖特基金属层以及肖特基半导体层。其中，肖特基金属层与源极电连接，且肖特基半导体层与阱区邻接。

技术领域

本发明涉及一种高压元件及其制造方法，特别是指一种能够提高操作速度并提高安全操作区域的高压元件及其制造方法。

背景技术

图1A显示一种典型的切换式电源供应电路的电路示意图。切换式电源供应电路包含控制电路1与功率级电路2。如图所示，功率级电路2包括用以作为上桥开关的高压元件11与用以作为下桥开关的高压元件12，分别根据上桥信号UG与下桥信号LG而操作，以将输入电压Vin转换为输出电压Vout；并于功率级电路2的电感13上，产生电感电流IL。

图1B显示用以作为下桥开关的高压元件12的剖视示意图。如图所示的高压元件12用以作为下桥开关。所谓的高压元件12，是指于正常操作时，施加于漏极129的电压高于5V。一般而言，高压元件12的漏极129与本体区125间，具有漂移区122a(如图1B中虚线范围所示意)，将漏极129与本体区125分隔，且漂移区在通道方向(如图1B中虚线箭头所示意)的长度根据高压元件12操作时所承受的操作电压而调整。如图1B所示，高压元件12包含：阱区122、漂移氧化区124、本体区125、本体极126、栅极127、源极128、与漏极129。其中，阱区122的导电型为N型，形成于基板121上，栅极127覆盖部分漂移氧化区124。

高压元件12操作时，本体区125与阱区122所形成的寄生二极管(如图中虚线二极管电路符号所示意)，由于流经电感13的电感电流IL的连续性，于下桥开关导通前空滞期间，下桥开关不导通，但其中的寄生二极管LD导通，相位节点PH的相位节点电压LX低于接地电位GND一寄生二极管LD的顺向电压(forward voltage)。因此，受限于寄生二极管LD是由本体区125与阱区122所形成，其反向恢复时间(reverse recovery time，trr)限制了高压元件12的操作速度，也限制了安全操作区域(safe operation area，SOA)，其中安全操作区域的定义，为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。

有鉴于此，本发明提出一种能够提高操作速度并提高安全操作区域，进而提高应用范围的高压元件及其制造方法。

发明内容

就其中一观点言，本发明提供了一种高压元件，用于一切换式电源供应电路的一功率级中，用以作为一下桥开关，包含：至少一横向扩散金属氧化物半导体(LateralDiffused Metal Oxide Semiconductor，LDMOS)元件，其包括：一阱区，具有一第一导电型，形成于一半导体层中；一本体区，具有一第二导电型，形成于该阱区中；一栅极，形成于该阱区上方并连接于该阱区；以及一源极与一漏极，具有该第一导电型，该源极与该漏极分别位于该栅极的外部不同侧下方的该本体区中与该阱区中；以及至少一肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode，SBD)，包含：一肖特基金属层，形成于该半导体层上，该肖特基金属层与该源极电连接；以及一肖特基半导体层，形成于该半导体层中，该肖特基半导体层与该肖特基金属层形成肖特基接触，且该肖特基半导体层与该阱区邻接；其中，该源极与该本体区一边界间的该栅极正下方的部分该本体区定义一反转区，用以作为该横向扩散金属氧化物半导体元件在一导通操作中的一反转电流通道；其中，该本体区与该漏极之间的部分该阱区定义一漂移区，用以作为该横向扩散金属氧化物半导体元件在该导通操作中的一漂移电流通道。