上桥功率元件及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种上桥(high‑side)功率元件及其制造方法。其中，上桥功率元件包含：基板、外延层、高压阱、本体区、栅极、源极、漏极、以及埋区。其中，本体区具有第一导电型，且于通道方向上，与高压阱间具有通道方向接面。埋区形成于基板与外延层中，具有第二导电型，且于高度方向上，部分埋区位于基板中，且另一部分埋区位于外延层中，且于通道方向上，埋区的内侧边界，介于漏极与通道方向接面之间。其中，埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于上桥功率元件在导通操作中，避免通道方向接面与漏极间的高压阱完全空乏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种上桥(high-side)功率元件及其制造方法，特别是指一种可降低导通电阻的上桥功率元件及其制造方法。
技术介绍
图1A显示一种典型的切换式电源供应器10的电路示意图。其中，切换式电源供应器10的上桥开关UG与下桥开关LG分别如图中所示，分别由上桥驱动电路13与下桥驱动电路14来驱动。上桥驱动电路13由位准偏移电路12控制；而下桥驱动电路14则由控制电路11控制。当输入电压Vin为相当高的电压，例如为400伏特时，为适切驱动上桥开关UG，必须使用位准偏移电路12，以提供上桥驱动电路13正确的操作电压。虽然上桥开关UG的操作端，例如源极、漏极、与栅极间的电压差相对于输入电压Vin并不大，但是由于上桥开关UG与下桥开关LG，一般而言，皆形成于同一基板，而该基板一般电连接至接地电位GND。因此，上桥开关UG在正常操作时，实际上须承受输入电压Vin与接地电位GND之间的高电压差。图1B显示一种现有上桥(highside)功率元件100的剖视示意图。如图1B所示，上桥功率元件100包含：基板101、隔绝氧化区103、高压阱105、本体区106、源极108、漏极109、与栅极111。其中，基板101的导电型为P型，高压阱105的导电型为N型，形成于基板101中，隔绝氧化区103为区域氧化(localoxidationofsilicon,LOCOS)结构，以定义操作区103a，作为上桥功率元件100操作时主要的作用区。操作区103a的范围由图1B中，由两个指向相反方向的箭号所示意。如前所述，当上桥功率元件100作为上桥开关UG时，此现有上桥功率元件100，其基板101电连接至接地电位GND，而高压阱102的电位为相对高的电位，会造成在导通操作中，高压阱102在操作区103a中完全空乏，因此导通电阻相对较高，限制了操作的速度，与元件的性能。有鉴于此，本专利技术即针对上述现有技术的改善，提出一种上桥功率元件及其制造方法，可降低导通电阻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种上桥功率元件及其制造方法，可降低导通电阻。为达上述目的，就其中一观点言，本专利技术提供了上桥(high-side)功率元件，包含：一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；一外延层，形成于该基板上，具有相对该上表面的一外延层表面，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面上；一高压阱，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该基板的该上表面上；一本体区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；一源极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；一漏极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及一埋区，形成于该基板与该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，部分该埋区位于该基板中，且另一部分该埋区位于该外延层中，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之间，且该埋区并未位于该源极的正下方；其中，该埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，避免该通道方向接面与该漏极间的高压阱完全空乏。为达上述目的，就另一观点言，本专利技术提供了一种上桥(high-side)功率元件制造方法，包含：提供一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；形成一外延层于该基板上，具有相对该上表面的一外延层表面，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面上；形成一高压阱于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该基板的该上表面上；形成一本体区于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；形成一栅极于该外延层上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；形成一源极于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；形成一漏极于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及形成一埋区于该基板与该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，部分该埋区位于该基板中，且另一部分该埋区位于该外延层中，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之间，且该埋区并未位于该源极的正下方；其中，该埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，避免该通道方向接面与该漏极间的高压阱完全空乏。在其中一种较佳的实施型态中，于该信道方向上，该信道方向接面与该漏极间的距离为一漂移长度，且该内侧边界于该通道方向上，与该漏极间的距离大于该漂移长度的四分之一。在其中一种较佳的实施型态中，该上桥功率元件还包含一隔绝氧化区，形成于该外延层上，以定义一操作区，且该本体区、该源极、与该漏极，由俯视图视之，皆位于该操作区之中。在前述的实施型态中，该上桥功率元件较佳地还包含一漂移氧化区，形成于该外延层上的该操作区中，且于该高度方向上，该漂移氧化区堆叠并连接于该高压阱，且于该通道方向上，该漂移氧化区介于该通道方向接面与该漏极之间。在其中一种较佳的实施型态中，该上桥功率元件还包含一接点区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该接点区位于该本体区中。为达上述目的，就另一观点言，本专利技术提供了一种上桥(high-side)功率元件，包含：一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；一高压阱，形成于该基板中的该上表面之下，具有第二导电型；一本体区，形成于该基板中的该高压阱上，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该高压阱上，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；一栅极，形成于该基板上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该上表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；一源极，形成于该基板中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；一漏极，形成于该基板中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该高压阱上，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及一埋区，形成于该基板中，具有第二导电型，且于该高度方向上，该埋区位于该漏极下方，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种上桥功率元件，其特征在于，包含：一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；一外延层，形成于该基板上，具有相对该上表面的一外延层表面，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面上；一高压阱，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该基板的该上表面上；一本体区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；一源极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；一漏极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及一埋区，形成于该基板与该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，部分该埋区位于该基板中，且另一部分该埋区位于该外延层中，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之间，且该埋区并未位于该源极的正下方；其中，该埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，避免该通道方向接面与该漏极间的高压阱完全空乏。...

【技术特征摘要】
2015.10.16 US 62/242,4791.一种上桥功率元件，其特征在于，包含：一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；一外延层，形成于该基板上，具有相对该上表面的一外延层表面，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面上；一高压阱，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该基板的该上表面上；一本体区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；一源极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；一漏极，形成于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及一埋区，形成于该基板与该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，部分该埋区位于该基板中，且另一部分该埋区位于该外延层中，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之间，且该埋区并未位于该源极的正下方；其中，该埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，避免该通道方向接面与该漏极间的高压阱完全空乏。2.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，于该信道方向上，该信道方向接面与该漏极间的距离为一漂移长度，且该内侧边界于该通道方向上，与该漏极间的距离大于该漂移长度的四分之一。3.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，还包含一隔绝氧化区，形成于该外延层上，以定义一操作区，且该本体区、该源极、与该漏极，由俯视图视之，皆位于该操作区之中。4.如权利要求3所述的上桥功率元件，其中，还包含一漂移氧化区，形成于该外延层上的该操作区中，且于该高度方向上，该漂移氧化区堆叠并连接于该高压阱，且于该通道方向上，该漂移氧化区介于该通道方向接面与该漏极之间。5.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，还包含一接点区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该接点区位于该本体区中。6.一种上桥功率元件制造方法，其特征在于，包含：提供一基板，具有第一导电型，且于一高度方向上，具有相对的一上表面与一下表面；形成一外延层于该基板上，具有相对该上表面的一外延层表面，且于该高度方向上，堆叠并连接于该上表面上；形成一高压阱于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该基板的该上表面上；形成一本体区于该外延层中，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于一通道方向上，该本体区与该高压阱间具有一通道方向接面；形成一栅极于该外延层上，且于该高度方向上，该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，且由俯视图视之，该栅极覆盖至少部分该通道方向接面；形成一源极于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面之下，且由俯视图视之，该源极位于该本体区中；形成一漏极于该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该外延层表面下，且于该通道方向上，该源极与该漏极位于该通道方向接面不同侧，且由俯视图视之，该漏极与该栅极由该高压阱隔开；以及形成一埋区于该基板与该外延层中，具有第二导电型，且于该高度方向上，部分该埋区位于该基板中，且另一部分该埋区位于该外延层中，且于该通道方向上，该埋区的一内侧边界，介于该漏极与该通道方向接面之间，且该埋区并未位于该源极的正下方；其中，该埋区中的第二导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，避免该通道方向接面与该漏极间的高压阱完全空乏。7.如权利要求6所述的上桥功率元件制造方法，其中，于该信道方向上，该信道方向接面与该漏极间的距离为一漂移长度，且该内侧边界于该通道方向上，与该漏极间的距离大于该漂移长度的四分之一。8.如权利要求6所述的上桥功率元件制造方法，其中，还包含形成一隔绝氧化区于该外延层上，以定义一操作区，且该本体区、该源极、与该漏极，由俯视图视之，皆位于该操作区之中。9.如权利要求6所述的上桥功率元件制造方法，其中，还包含形成一漂移氧化区于该外延层上的该操作区中，且于该高度方向上，该漂移氧化区堆叠并连接于该高压阱，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宗义，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71