高压桥式电路及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种高压桥式电路及其制作方法，包括：高侧功率管、低侧功率管、高侧功率管的驱动及保护模块、低侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路，所述控制电路连接所述高侧功率管的驱动及保护模块和低侧功率管的驱动及保护模块，所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上，所述高侧功率管的驱动及保护模块连接所述高侧功率管的栅极，所述高侧功率管的漏极接高压，所述低侧功率管的源极接地，所述低侧功率管的漏极和高侧功率管的源极连接输出端。本发明专利技术把低侧功率管集成可降低成本，提高可靠性，同时高侧功率管为分立器件，整个桥式电路制作工艺简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
功率半桥或全桥是目前高压逆变电路应用中重要的一类拓扑结构，它的结构由一路或多路功率开关管组成的半桥和全桥，以及每一路的上桥臂功率管、下桥臂功率管及功率管相对应的栅极驱动电路、保护电路和总的控制电路组成，所述上桥臂功率管可称为高侧功率管，所述下桥臂功率管可称为低侧功率管。 主要用于家电领域的镇流器以及工业马达驱动等领域。目前桥式电路实现的方法主要有两种如图I所示，一种桥式电路是将控制电路、高侧功率管驱动及保护电路模块、以及低侧功率管驱动及保护电路模块集成在一块芯片上，高侧功率管11和低侧功率管12采用分立器件的形式，所述高侧功率管驱动及保护电路模块连接到所述高侧功率管11的栅极，所述低侧功率管驱动及保护电路模块连接到低侧功率管12的栅极，控制电路连接所述高侧功率管驱动及保护电路模块和所述低侧功率管驱动及保护电路模块，所述高侧功率管11的漏极连接高压端口，所述低侧功率管12的源极接地，同时高侧功率管11的源极和低侧功率管12的漏极接输出端口，所述高压桥式电路易实现大功率，但是制造成本高。如图2所示，另一种桥式电路是将控制电路、高侧功率管驱动及保护电路模块、低侧功率管驱动及保护电路模块、以及高侧功率管21和低侧功率管22都集成在一块高压芯片上，所述高侧功率管21的漏极连接高压端口，所述低侧功率管22的源极接地，同时高侧功率管21的源极和低侧功率管22的漏极连接输出端口，但是这种集成的方案需要有配套的可实现高侧功率管集成的高压BCD工艺，由于高侧功率管有源端动态浮动到高压后产生的寄生效应和导通电阻升高效应，同时与体硅隔离困难，这使得高侧功率管在体硅工艺中实现起来非常困难。目前只有NXP公司在薄的绝缘体上硅(SOI)衬底上实现了 600V高压半桥集成，高侧功率管采用了横向绝缘栅双极晶体管(LIGBT)来降低导通电阻，高侧功率管和低侧功率管组成的半桥模块以较小的面积与控制电路集成在同一芯片上，大大降低了成本，并且具有良好的可靠性。但绝缘体上硅实现的桥式电路全集成方案散热是一大难题，所述高压桥式电路在散热方面也需要特殊的设计，在应用上只能用于小功率的产品。另外绝缘体上硅衬底昂贵，大尺寸晶圆的均匀性更是难以控制，工艺线宽也随之难以缩小，不利于集成度进一步提闻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以简化工艺、降低制作成本且提闻可罪性。本专利技术提供一种高压桥式电路，包括高侧功率管、低侧功率管、高侧功率管的驱动及保护模块、低侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路，所述控制电路连接所述高侧功率管的驱动及保护模块和低侧功率管的驱动及保护模块，其特征在于所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上，所述高侧功率管的驱动及保护模块连接所述高侧功率管的栅极，所述高侧功率管的漏极接高压，所述 低侧功率管的源极接地，所述低侧功率管的漏极和高侧功率管的源极连接输出端。作为优选所述低侧功率管为集成器件。作为优选所述低侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。作为优选所述高侧功率管为分立器件。作为优选所述高侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。本专利技术还提供所述高压桥式电路的制作方法，包括采用体硅高压BCD工艺将所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上；以及将所述高侧功率管的栅极连接所述高侧功率管的驱动及保护模块，所述高侧功率管的源极接高压，所述低侧功率管的漏极接地，所述低侧功率管的源极和高侧功率管的漏极连接输出端。作为优选所述采用体硅高压BCD工艺将所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上的步骤包括以下步骤在P型硅衬底上通过锑注入和磷注入形成N型埋层；注入硼形成P型埋层；生长N型外延，在所述外延上做P隔离阱光刻和深P隔离阱注入，并推进，形成的深P阱与P型埋层的掺杂贯通所述外延并有交叠；做N阱光刻，湿法刻蚀出N阱窗口，进行N阱磷注入；做P阱光刻，湿法刻蚀出P阱窗口，进行P阱硼注入；做有源掩膜，湿法刻蚀出高压有源区域，热生长高压区域栅氧化层；做双栅极氧化物掩膜，湿法刻蚀出CMOS有源区域，热生长CMOS栅氧化层，淀积多晶娃并惨杂；做多晶硅光刻，刻蚀，并热生长氧化层；做P-top光刻,进行P-top注入，并进行热推进；做PBD光刻,进行P-body注入,并进行热推进；做发射极光刻，进行高压N+注入，形成高压的源漏，双极晶体管的发射极以及齐纳二极管源级；做CMOS P+层光刻，进行硼注入，形成CMOS源/漏极；做CMOS N+层光刻，进行磷注入，形成CMOS源/漏极；淀积低压介质氧化层层次，淀积氮化硅阻挡层，淀积高压厚氧化介质层，进行退火，同时激活源漏注入的掺杂杂质，做场板层次光刻，并湿法刻蚀高压厚氧化介质层，停在氮化硅上，去除窗口内的氮化硅；做接触孔层次光刻，刻蚀低压介质氧化层形成接触孔，进行粘附层钛和阻挡层氮化钛淀积，热退火，淀积金属层；做金属层层次光刻，刻蚀，并淀积钝化层；做PAD层次光刻，刻蚀掉PAD窗口的钝化层，进行合金工艺。作为优选所述低侧功率管为集成器件。作为优选所述低侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。作为优选所述高侧功率管为分立器件。作为优选所述高侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。与现有技术相比，本专利技术采用体硅高压B⑶工艺将低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上，高侧功率管采用分立器件的形式，所述高侧功率管通过其栅极连接所述芯片的高侧功率管的驱动及保护模，不存在衬底隔离，所述高压桥式电路的低侧功率管可通过增加面积降低导通电阻， 提高应用中的功率水平，同时体积越大，散热越好，本专利技术把低侧功率管集成可降低成本，提高可靠性，同时高侧功率管为分立器件，使得整个高压桥式电路制作工艺简单，成本低。附图说明图I是现有技术高压桥式电路的一种拓扑图。图2是现有技术闻压桥式电路的另一种拓扑图。图3是本专利技术一实施例的高压桥式电路的拓扑图。图4a是本专利技术低侧功率管和高侧功率管驱动及保护模块的器件剖面图。图4b_4c是本专利技术低侧功率管驱动及保护模块以及控制电路的器件剖面图。具体实施例方式本专利技术下面将结合附图作进一步详述在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图3示出了本专利技术高压桥式电路的拓扑图。请参阅图3所示，在本实施例中，一种高压桥式电路，包括高侧功率管31、低侧功率管32、高侧功率管的驱动及保护模块、低侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路，所述控制电路连接高侧功率管的驱动及保护模块和低侧功率管的驱动及保护模块，所述低侧功率管3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压桥式电路，包括高侧功率管、低侧功率管、高侧功率管的驱动及保护模块、低侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路，所述控制电路连接所述高侧功率管的驱动及保护模块和低侧功率管的驱动及保护模块，其特征在于所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上，所述高侧功率管的驱动及保护模块连接所述高侧功率管的栅极，所述高侧功率管的漏极接高压，所述低侧功率管的源极接地，所述低侧功率管的漏极和高侧功率管的源极连接输出端。2.根据权利要求I所述的高压桥式电路，其特征在于所述低侧功率管为集成器件。3.根据权利要求I所述的高压桥式电路，其特征在于所述低侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。4.根据权利要求I所述的高压桥式电路，其特征在于所述高侧功率管为分立器件。5.根据权利要求4所述的高压桥式电路，其特征在于所述高侧功率管为绝缘栅双极晶体管、MOS场效应管或超结晶体管。6.—种如权利要求I所述的高压桥式电路的制作方法，包括 采用体硅高压BCD工艺将所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上；以及 将所述高侧功率管的驱动及保护模块连接所述高侧功率管的栅极，所述高侧功率管的漏极接高压，所述低侧功率管的源极接地，所述低侧功率管的漏极和高侧功率管的源极连接输出端。7.根据权利要求6所述的高压桥式电路的制作方法，其特征在于，所述采用体硅高压BCD工艺将所述低侧功率管、低侧功率管的驱动及保护模块、高侧功率管的驱动及保护模块、以及控制电路集成在一块芯片上包括以下步骤 在P型硅衬底上通过锑注入和磷注入形成N型埋层； 注入硼形成P型埋层； 生长N型外延，在所述外延上做P隔离阱光刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宇强，杨海波，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：