有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件包含垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管和所述高压启动单元。所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管包含第一金属层、基底层、磊晶层、第二金属层和多条多晶硅层。所述基底层形成于所述第一金属层之上。所述磊晶层形成于所述基底层之上。所述多条多晶硅层形成于所述磊晶层之上。所述高压启动单元形成于所述磊晶层之上。所述高压启动单元提供二维方向启动电流给所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。因此，本发明专利技术可使所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件在较短时间内即可正常运作。

Vertical double diffused metal oxide semiconductor power element with high voltage starting unit

The invention discloses a vertical double diffused metal oxide semiconductor power element with a high voltage starting unit. The vertical double diffused metal oxide semiconductor power element comprises a vertical double diffused metal oxide semiconductor power transistor and the high voltage starting unit. The vertical double diffused metal oxide semiconductor power transistor comprises a first metal layer, a base layer, an epitaxial layer, a second metal layer and a plurality of polysilicon layers. The basal layer is formed on the first metal layer. The epitaxial layer is formed above the base layer. A plurality of polysilicon layers are formed on the epitaxial layer. The high voltage starting unit is formed on the epitaxial layer. The high voltage starting unit provides two dimensional starting current to the vertical double diffused metal oxide semiconductor power element. Therefore, the invention can make the vertical double diffused metal oxide semiconductor power element operate normally in a relatively short time.

【技术实现步骤摘要】
有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件
本专利技术涉及一种垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，尤其涉及一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。
技术介绍
在现有技术中，当一集成电路通电时，所述集成电路内的一高压启动单元将会产生一启动电流以充电一预定电容，其中所述预定电容将根据所述启动电流产生一启动电压启动所述集成电路内的其他功能单元。然而因为所述启动电流很小，所以所述预定电容将耗费较多时间产生所述启动电压，也就是说所述集成电路可能将耗费一段很长时间才可正常运作，或是因为太慢产生所述启动电压导致所述集成电路启动失败。因此，如何增加现有技术所提供的启动电流成为一项重要的课题。
技术实现思路
本专利技术的一实施例公开一种具有高压启动(highvoltagestart-up)单元的垂直双扩散金属氧化物半导体(verticaldoublediffusedmetal-oxide-semiconductor,VDMOS)功率元件。所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件包含一垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管和所述高压启动单元。所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管包含一第一金属层、一具有一第一导电类型的基底层、一具有所述第一导电类型的磊晶层、一第二金属层和多条多晶硅层。所述基底层形成于所述第一金属层之上。所述磊晶层形成于所述基底层之上。所述多条多晶硅层形成于所述磊晶层之上，其中所述第二金属层形成于所述多条多晶硅层和所述磊晶层之上。所述高压启动单元，形成于所述磊晶层之上，其中所述高压启动单元是用于提供一二维方向(two-dimensionaldirection)启动电流给所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。本专利技术公开一种垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件是利用一相同制程整合一垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管和一高压启动单元，其中所述高压启动单元可提供一二维方向启动电流给所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。因为所述高压启动单元可在一二维方向调整并提供所述二维方向启动电流，所以相较于现有技术，所述高压启动单元不仅具有较大的弹性调整所述二维方向启动电流，且可提供较大的二维方向启动电流。因此，本专利技术不仅可使所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件在所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件通电后的较短时间内即可正常运作，且不会使所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件启动失败。附图说明图1是本专利技术的第一实施例所公开的一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体(verticaldoublediffusedmetal-oxide-semiconductor,VDMOS)功率元件的剖视图。图2是说明对应图1的上视示意图。图3是说明垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的上视示意图。图4是说明对应图1的等效电路的示意图。图5-8是说明垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的不同实施例的上视示意图。图9是本专利技术的第二实施例所公开的一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的上视示意图。图10是本专利技术的第三实施例所公开的一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的剖视图。图11是说明对应图10的上视示意图。图12是说明对应图10的等效电路的示意图。图13-16是说明垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的不同实施例的上视示意图。图17是本专利技术的第四实施例所公开的一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的上视示意图。其中，附图标记说明如下：100、900、1000、1700垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件102垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管104高压启动单元1002、17002第一栅极1004金属层1022第一金属层1024基底层1026磊晶层1028第二金属层1030多晶硅层1032第一氧化层1034第一掺杂井1036第二掺杂井1038第一掺杂区1040第二掺杂区1041深掺杂井1042第二氧化层1043掺杂区1044电流1045栅极1046、1048通道1047源极1049、1051接触1053、902、904井1055二维方向启动电流1058场氧化层200耐压区202密封环204、206衬垫402NPN型双极晶体管404二极管406内电阻AA’直线具体实施方式请参照图1，图1是本专利技术的第一实施例所公开的一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体(verticaldoublediffusedmetal-oxide-semiconductor,VDMOS)功率元件100的剖视图。如图1所示，垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件100包含一垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102和高压启动单元104，其中高压启动单元104是一结型场效晶体管(junctionfieldeffecttransistor,JFET)。但本专利技术并不受限于垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件100包含一个垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管，也就是说垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件100可包含一个以上的垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管。如图1所示，垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102包含一第一金属层1022、一具有一第一导电类型的基底层1024、一具有所述第一导电类型的磊晶层1026、一第二金属层1028和多条多晶硅层中的一多晶硅层1030。如图1所示，基底层1024形成于第一金属层1022之上。磊晶层1026形成于基底层1024之上。多晶硅层1030对应一第一氧化层1032、具有一第二导电类型的第一掺杂井1034和第二掺杂井1036、具有所述第一导电类型的第一掺杂区1038和第二掺杂区1040和一第二氧化层1042，其中第一氧化层1032形成于磊晶层1026之上，第一掺杂井1034和第二掺杂井1036形成于磊晶层1026之中，第一掺杂区1038和第二掺杂区1040分别形成于第一掺杂井1034和第二掺杂井1036之中，多晶硅层1030形成于第一氧化层1032之上，第二氧化层1042包覆多晶硅层1030，以及第二金属层1028形成于第一掺杂井1034、第二掺杂井1036、第一掺杂区1038、第二掺杂区1040和第二氧化层1042之上。另外，所述第一导电类型是N型和所述第二导电类型是P型，以及基底层1024的离子浓度大于磊晶层1026的离子浓度。如图1所示，第一金属层1022是垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102的漏极，所述多条多晶硅层是垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102的栅极，以及第二金属层1028是垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102的源极。因此，当垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102开启时，电流1044将从第一金属层1022(垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102的漏极)由下往上通过基底层1024、磊晶层1026、通道1046、1048、第一掺杂区1038和第二掺杂区1040流到第二金属层1028(垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102的源极)。另外，垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管102是利用第一掺杂井1034和磊晶层1026之间的PN结(PNjunction)所形成的空乏区，以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，包含：一垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管，包含：一第一金属层；一具有一第一导电类型的基底层，形成于所述第一金属层之上；一具有所述第一导电类型的磊晶层，形成于所述基底层之上；一第二金属层；及多条多晶硅层，形成于所述磊晶层之上，其中所述第二金属层形成于所述多条多晶硅层和所述磊晶层之上；及其特征在于还包含：所述高压启动单元，形成于所述磊晶层之上，其中所述高压启动单元是用于提供一二维方向启动电流给所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。

【技术特征摘要】
2016.12.16 US 62/435,0861.一种具有高压启动单元的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，包含：一垂直双扩散金属氧化物半导体功率晶体管，包含：一第一金属层；一具有一第一导电类型的基底层，形成于所述第一金属层之上；一具有所述第一导电类型的磊晶层，形成于所述基底层之上；一第二金属层；及多条多晶硅层，形成于所述磊晶层之上，其中所述第二金属层形成于所述多条多晶硅层和所述磊晶层之上；及其特征在于还包含：所述高压启动单元，形成于所述磊晶层之上，其中所述高压启动单元是用于提供一二维方向启动电流给所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件。2.如权利要求1所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于：所述多条多晶硅层的每一多晶硅层对应一第一氧化层、具有一第二导电类型的第一掺杂井和第二掺杂井、具有所述第一导电类型的第一掺杂区和第二掺杂区和一第二氧化层，其中所述第一氧化层形成于所述磊晶层之上，所述第一掺杂井和所述第二掺杂井形成于所述磊晶层之中，所述第一掺杂区和所述第二掺杂区分别形成于所述第一掺杂井和所述第二掺杂井之中，所述每一多晶硅层形成于所述第一氧化层之上，所述第二氧化层包覆所述每一多晶硅层，以及所述第二金属层形成于所述第一掺杂井、所述第二掺杂井、所述第一掺杂区、所述第二掺杂区和所述第二氧化层之上。3.如权利要求2所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于：所述第一导电类型是N型，且所述第二导电类型是P型。4.如权利要求1所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于所述高压启动单元包含：一具有所述第二导电类型的深掺杂井，形成于所述磊晶层之中，其中所述深掺杂井围绕一井；一具有所述第一导电类型的掺杂区，形成于所述深掺杂井之中，其中所述掺杂区在所述垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件的上视图中具有一二维形状；一栅极，形成于所述深掺杂井之上；及一源极，形成于所述深掺杂井之上；其中所述栅极是用于控制从所述第一金属层通过所述磊晶层、所述井和所述掺杂区流至所述源极的所述二维方向启动电流。5.如权利要求4所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于：在所述上视图中所述掺杂区的二维形状是以所述井为中心的一第一同心圆。6.如权利要求4所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于：在所述上视图中所述掺杂区的二维形状是以所述井为中心的多条通道。7.如权利要求5或6所述的垂直双扩散金属氧化物半导体功率元件，其特征在于所述高压启动单元另包含：一第一栅极，形成于所述深掺杂井之中以及所述掺杂区之上，其中所述第一栅极是用于控制所述二维方向启动电流，且在所述上视图中所述第一栅极的二维形状是以所述井为中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶人豪，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71