[发明专利]集成高压二极管及制造方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及半导体器件结构，更具体地涉及一种具有衬底隔离高压二极管的器件。 

背景技术

需要高压二极管来实现大多数的便携式电源管理功能，诸如在手机和其它便携式电子设备中所用的电源管理功能。电源管理功能的例子包括升压变换器、降压变换器、自动变换器、电池充电等等。 

当前的解决办法通常采用混合电路设计来实现二极管功能，其中二极管位于集成电路的外部。由于这种实现需要设计额外的组件并且将它们放置在便携式系统中，所以这些实现的费用大。而且，因为二极管位于集成电路的外部，由于很难获得高的开关频率，所以性能变差。 

因此，需要一种将高压二极管集成到半导体器件以提供高效的电源管理解决方案的二极管器件。 

发明内容

通过提供一种将高压二极管集成到半导体器件以提供高效电源管理解决方案的半导体器件，本发明解决了上面提到的问题，以及其它问题。这种将二极管集成到半导体中的工艺流程降低了成本，但更重要的是提高了性能，其为能量转换提供更高的开关频率(＞2MHz)。所述高压二极管向客户呈现了具有单个硅片的完全集成的电源管理解决方案。 

第一方面，本发明提供了一种包括集成高压二极管的非对称半导体器件，该非对称半导体器件包括：衬底，该衬底包括外延层和在该外延层上形成图案的第一类型的深阱注入(例如，DNWell)；将阴极和阳极隔开的浅槽隔离(STI)区；位于阳极下面的第二类型的第一阱注入(例如，HPW)；以及在深阱注入上和阳极以及STI区的一部分的下面形成图案的第二类型的深注入掩模(例如，DPWell)，其中所述深注入掩模与所述外延层之间被所述深阱注入完全隔开，并且所述深注入掩模接触所述第一阱注入，使得电流经过所述深注入掩模和所述第一阱注入从阴极流至阳 极。 

第二方面，本发明提供了一种形成包括集成高压二极管的非对称半导体器件的方法，该方法包括：形成包括外延层的衬底；在外延层上形成第一类型的深阱注入(例如，DNWell)；在深阱注入上和阴极位置下面形成第二类型的深注入掩模(例如，DPWell)，其中所述深注入掩模与所述外延层之间被所述深阱注入完全隔开；在阳极位置下面形成第二类型的第一阱注入(例如，HPW)；以及在阴极位置和阳极位置之间形成浅槽隔离(STI)区，其中所述第二类型的深注入掩模位于所述深阱注入上和位于所述阴极和所述浅槽隔离区的一部分下面，并且所述深注入掩模接触所述第一阱注入，使得电流经过所述深注入掩模和所述第一阱注入从阴极流至阳极。 

第三方面，本发明提供一种包括集成高压二极管的非对称半导体器件，该非对称半导体器件包括：深阱注入；将阴极和阳极隔开的浅槽隔离(STI)区；位于阳极下面的第一阱注入；以及在深阱注入上和在阴极和STI区的一部分下面形成图案的深注入掩模，其中所述深注入掩模与所述外延层之间被所述深阱注入完全隔开，并且所述深注入掩模接触所述第一阱注入，使得电流经过所述深注入掩模和所述第一阱注入从阴极流至阳极。 

附图说明

连同附图，从本发明各个方面的以下详细描述，将更容易理解本发明的这些和其它特性，其中： 

图1示出了非对称高压器件的横截面布局，通过采用浅槽隔离(STI)区以形成漏极和栅极之间的电介质来允许高压操作，该非对称高压器件被集成在密集的0.25μm CMOS工艺流程中。 

图2A示出了根据本发明的高压隔离二极管结构的横截面布局。 

图2B示出了根据本发明的高压隔离二极管的可选实施例的横截面布局。 

图3A和3B示出了多晶硅壁的二极管结构的横截面布局，其中根据本发明，通过与多晶硅层的自对准，阴极接触SN被完全地从STI边缘去除。 

图4示出了在图2A中所提供的标准二极管的电学仿真。 

图5A-D示出了图2A和3A的实施例的2D表面布局。 

图6示出了测量图2A和3A的高压二极管的对数IV特性的实验结果。 

图7示出了根据本发明的具有种类、剂量和能量信息的表。 

具体实施方式