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功率元件及其制造方法。其中该上桥功率元件包含：基板、外延层、高压阱区、体区、栅极、源极、漏极、第一掩埋区以及第二掩埋区。体区于沟道方向上，与高压阱区间具有PN结。第一掩埋区形成于外延层中，具有第一导电型，且于沟道方向上，第一掩埋区的第一内侧边界，介于漏极与PN结之间。第二掩埋区形成于基板与外延层中，具有第二导电型，且于沟道方向上，掩埋区的第二内侧边界，介于漏极与PN结之间。其中，第二掩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PN结与漏极间的高压阱区完全耗尽。

Upper Bridge Power Component and Its Manufacturing Method

The invention provides an upper bridge power element and a manufacturing method thereof. The upper bridge power element comprises a substrate, an epitaxy layer, a high voltage well area, a body area, a gate, a source, a drain, a first burial area and a second burial area. The body area has PN junction in the direction of channel and high pressure well. The first burial area is formed in the epitaxial layer and has the first conductive type. In the direction of the channel, the first inner boundary of the first burial area is between the drain and PN junction. The second burial area is formed in the substrate and the epitaxial layer, and has the second conductive type. In the direction of the channel, the second inner boundary of the buried area is between the drain and PN junction. Among them, the second conductive impurity concentration in the second burial area is enough to prevent the high-voltage well area between PN junction and drain completely exhausted during the on-bridge power element operation.

【技术实现步骤摘要】
上桥功率元件及其制造方法
本专利技术涉及一种上桥(high-side)功率元件及其制造方法，特别涉及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显示一种典型的开关电源供应器10的电路示意图。其中，开关电源供应器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由电平偏移电路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，必需使用电平偏移电路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，都形成于同一基板，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，实际上需承受输入电压Vin与接地电位GND之间的高电压差。图1B显示一种公知上桥(highside)功率元件100的剖视示意图。如图1所示，上桥功率元件100包含：基板101、隔绝氧化区103、高压阱区105、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，高压阱区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1中，由两个指向相反方向的箭头所示意。如前所述，当上桥功率元件100作为上桥开关UG时，该公知上桥功率元件100，其基板101电连接至接地电位GND，而高压阱区105的电位为相对高的电位，会造成在导通操作中，高压阱区105在体区106与漏极109之间，于操作区103a中完全耗尽，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，其可以降低导通电阻，避免限制操作的速度和元件的性能。为实现上述专利技术目的，就其中一观点言，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；一高压阱区，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；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，至少部分该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，其中，该体区与该高压阱区间具有一PN结，该PN结位于该栅极正下方且与一沟道方向大致上垂直，且由俯视图观察，该栅极覆盖至少部分该PN结；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，且由俯视图观察，该源极位于该体区中；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，且于该沟道方向上，该源极与该漏极位于该PN结不同侧，且由俯视图观察，该漏极与该栅极由该高压阱区隔开；一第一掩埋区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该沟道方向上，该第一掩埋区的一第一内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第一掩埋区并未位于该源极的正下方；以及一第二掩埋区，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，部分该第二掩埋区位于该基板中，且另一部分该第二掩埋区位于该外延层中，与该高压阱区连接，且于该沟道方向上，该第二掩埋区的一第二内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第二掩埋区并未位于该源极的正下方；其中，该第二掩埋区中的第二导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，而避免该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。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；形成一高压阱区于该外延层中，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；形成一栅极于该外延层上，且于该高度方向上，至少部分该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，其中，该体区与该高压阱区间具有一PN结，该PN结位于该栅极正下方且与一沟道方向大致上垂直，且由俯视图观察，该栅极覆盖至少部分该PN结；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，且由俯视图观察，该源极位于该体区中；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，且于该沟道方向上，该源极与该漏极位于该PN结不同侧，且由俯视图观察，该漏极与该栅极由该高压阱区隔开；形成一第一掩埋区于该外延层中，具有第一导电型，且于该沟道方向上，该第一掩埋区的一第一内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第一掩埋区并未位于该源极的正下方；以及形成一第二掩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，部分该第二掩埋区位于该基板中，且另一部分该第二掩埋区位于该外延层中，与该高压阱区连接，且于该沟道方向上，该第二掩埋区的一第二内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第二掩埋区并未位于该源极的正下方；其中，该第二掩埋区中的第二导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，而避免该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。在其中一种较佳的实施例中，该第一掩埋区中的第一导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一不导通操作中，使得该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。在其中一种较佳的实施例中，该上桥功率元件还包含一连接区，具有第一导电型，且于该高度方向上，该连接区堆叠并连接于该第一掩埋区，用以与该第一掩埋区电气连接，其中该第一掩埋区与该体区电气连接。在其中一种较佳的实施例中，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，且由俯视图观察，该接点区位于该体区中。在前述的实施例中，该连接区较佳地于该沟道方向上或一宽度方向上，位于一操作区的外侧。在其中一种较佳的实施例中，于该沟道方向上，该PN结与该漏极间的距离为一漂移长度，且该第二内侧边界于该沟道方向上，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例中，于该沟道方向上，该第一内侧边界不介于该第二内侧边界与该PN结之间。在其中一种较佳的实施例中，该上桥功率元件还包含一漂移氧化区形成于该外延层上，且于该高度方向上，该漂移氧化区堆叠并连接于该高压阱区上，且部分该栅极连接于该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上桥功率元件，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；一高压阱区，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；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，至少部分该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，其中，该体区与该高压阱区间具有一PN结，该PN结位于该栅极正下方且与一沟道方向大致上垂直，且由俯视图观察，该栅极覆盖至少部分该PN结；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，且由俯视图观察，该源极位于该体区中；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，且于该沟道方向上，该源极与该漏极位于该PN结不同侧，且由俯视图观察，该漏极与该栅极由该高压阱区隔开；一第一掩埋区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该沟道方向上，该第一掩埋区的一第一内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第一掩埋区并未位于该源极的正下方；以及一第二掩埋区，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，部分该第二掩埋区位于该基板中，且另一部分该第二掩埋区位于该外延层中，与该高压阱区连接，且于该沟道方向上，该第二掩埋区的一第二内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第二掩埋区并未位于该源极的正下方；其中，该第二掩埋区中的第二导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，而避免该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。...

【技术特征摘要】
1.一种上桥功率元件，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；一高压阱区，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；一栅极，形成于该外延层上，且于该高度方向上，至少部分该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，其中，该体区与该高压阱区间具有一PN结，该PN结位于该栅极正下方且与一沟道方向大致上垂直，且由俯视图观察，该栅极覆盖至少部分该PN结；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，且由俯视图观察，该源极位于该体区中；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，且于该沟道方向上，该源极与该漏极位于该PN结不同侧，且由俯视图观察，该漏极与该栅极由该高压阱区隔开；一第一掩埋区，形成于该外延层中，具有第一导电型，且于该沟道方向上，该第一掩埋区的一第一内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第一掩埋区并未位于该源极的正下方；以及一第二掩埋区，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，部分该第二掩埋区位于该基板中，且另一部分该第二掩埋区位于该外延层中，与该高压阱区连接，且于该沟道方向上，该第二掩埋区的一第二内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第二掩埋区并未位于该源极的正下方；其中，该第二掩埋区中的第二导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，而避免该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。2.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，该第一掩埋区中的第一导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一不导通操作中，使得该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。3.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，还包含一连接区，具有第一导电型，且于该高度方向上，该连接区堆叠并连接于该第一掩埋区，用以与该第一掩埋区电气连接，其中，该第一掩埋区与该体区电气连接。4.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，且由俯视图观察，该接点区位于该体区中。5.如权利要求3所述的上桥功率元件，其中，该连接区，于该沟道方向上或一宽度方向上，位于一操作区的外侧。6.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，于该沟道方向上，该PN结与该漏极间的距离为一漂移长度，且该第二内侧边界于该沟道方向上，与该漏极间的距离大于该漂移长度的四分之一。7.如权利要求1所述的上桥功率元件，其中，于该沟道方向上，该第一内侧边界不介于该第二内侧边界与该PN结之间。8.如权利要求1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，且于该高度方向上，该漂移氧化区堆叠并连接于该高压阱区上，且部分该栅极连接于该漂移氧化区上，于该沟道方向上，该漂移氧化区介于该PN结与该漏极之间。9.一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；形成一高压阱区于该外延层中，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；形成一栅极于该外延层上，且于该高度方向上，至少部分该栅极堆叠并连接于该外延层表面上，其中，该体区与该高压阱区间具有一PN结，该PN结位于该栅极正下方且与一沟道方向大致上垂直，且由俯视图观察，该栅极覆盖至少部分该PN结；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，且由俯视图观察，该源极位于该体区中；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，且于该沟道方向上，该源极与该漏极位于该PN结不同侧，且由俯视图观察，该漏极与该栅极由该高压阱区隔开；形成一第一掩埋区于该外延层中，具有第一导电型，且于该沟道方向上，该第一掩埋区的一第一内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第一掩埋区并未位于该源极的正下方；以及形成一第二掩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，部分该第二掩埋区位于该基板中，且另一部分该第二掩埋区位于该外延层中，与该高压阱区连接，且于该沟道方向上，该第二掩埋区的一第二内侧边界，介于该漏极与该PN结之间，且该第二掩埋区并未位于该源极的正下方；其中，该第二掩埋区中的第二导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一导通操作中，而避免该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。10.如权利要求9所述的上桥功率元件制造方法，其中，该第一掩埋区中的第一导电型杂质浓度，与该高压阱区中的第一导电型杂质浓度，足以于该上桥功率元件在一不导通操作中，使得该PN结与该漏极间的高压阱区完全耗尽。11.如权利要求9所述的上桥功率元件制造方法，其中，还包含：形成一连接区，具有第一导电型，且于该高度方向上，堆叠并连接于该第一掩埋区，用以与该第一掩埋区电气连接，其中，该第一掩埋区与该体区电气连接。12.如权利要求9所述的上桥功率元件制造方法，其中，还包含：形成一接点区于该外延层中，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之下，且由俯视图观察，该接点区位于该体区中。13.如权利要求11所述的上桥功率元件制造方法，其中，该连接区，于该沟道方向上或一宽度方向上，位于一操作区的外侧。14.如权利要求9所述的上桥功率元件制造方法，其中，于该沟道方向上，该PN结与该漏极间的距离为一漂移长度，且该第二内侧边界于该沟道方向上，与该漏极间的距离大于该漂移长度的四分之一。15.如权利要求9所述的上桥功率元件制造方法，其中，于该沟道方向上，该第一内侧边界不介于该第二内侧边...

【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