[發明專利]一種半導體器件及其提供的低壓電源的應用

有效

• 申請號: 200810097388.6
• 申請日: 2008-05-14
• 公開（公告）號: CN101281907A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 陳星弼
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/04
• 分類號: H01L27/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李鎮江

1、一種半導體器件，包含第一種導電類型的襯底和位于所述半導體器件的第一主表面下的至少一個第二種導電類型的第一區，外加反向電壓是加于所述第一種導電類型的襯底和所述第二種導電類型的第一區之間，其特征在于，

在所述半導體器件的第一主表面下，還有一個或一個以上不與任何一個第二種導電類型的第一區相聯接的第二種導電類型的第二區；

在外加反向電壓下，至少一個所述第二種導電類型的第二區不但在第一主表面外均被襯底的耗盡區所包圍，而且還有具有中間電位的、未耗盡的中性區，所述第二種導電類型的第二區的中性區的電位值處于第一種導電類型的襯底中的中性區的電位和第二種導電類型的第一區的中性區的電位之間；所述第二種導電類型的第二區的中性區的頂部聯有電極；

所述第二種導電類型的第二區的中性區用作低壓電源的一個輸出端，而所述低壓電源的另一個輸出端是除所述第二種導電類型的第二區的中性區之外的任意一個中性區；或者，所述第二種導電類型的第二區的中性區和一半導體裝置的輸入端聯接，所述半導體裝置的輸出端作為低壓電源的一個輸出端，所述低壓電源的另一個輸出端為除所述第二種導電類型的第二區的中性區之外的任意一個中性區。

2、根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述半導體裝置是場效應管；所述場效應管的源體區是除所述第二種導電類型的第二區的中性區之外的、第二種導電類型的區，在源體區內的源區是第一種導電類型的區，所述場效應管的漏區是第一種導電類型的襯底；所述場效應管的輸入端是所述場效應管的柵極，所述場效應管的輸出端是所述場效應管的源極。

3、根據權利要求1或2所述的半導體器件，其特征在于，所述第二種導電類型的第二區的中性區同時聯接到可控制的電流旁路上，所述可控制的電流旁路用于改變所述第二種導電類型的第二區的中性區的電位。

4、根據權利要求1或2所述的半導體器件，其特征在于，所述半導體器件為高壓半導體器件；所述第一種導電類型為N型、所述第二種導電類型為P型；或者，所述第一種導電類型為P型、所述第二種導電類型為N型。

5、根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，在所述低壓電源的兩個輸出端之間串聯二極管和電容器，所述電容器的兩端用來供給低壓集成電路所需的電流。

6、根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于，所述第二種導電類型的第二區內有第一種導電類型的區，作為所述低壓電源的一個輸出端；在所述低壓電源的兩個輸出端之間聯接電容器。

7.根據權利要求1、2、3或6所述的半導體器件，其特征在于，所述第二種導電類型的第二區為浮空場限環。

8.一種如權利要求1至7中任意一項所述的半導體器件中提供的低壓電源，用作控制所述半導體器件的低壓集成電路的電源。

9、一種如權利要求1至7中任意一項所述的半導體器件中提供的低壓電源，用作圖騰柱結法的第一種導電類型的高側高壓器件和低側高壓器件各自的低壓驅動電路的兩個低壓電源；

其中，所述低側高壓器件是在表面形成的并聯的半導體叉指條橫向MOS單元，具有如權利要求1所述加有對襯底而言為電壓值最大的第二種導電類型的第一區及對襯底而言電壓值可從零變到接近最大電壓的可浮動電壓的區域；所述低側高壓器件的低壓驅動電路的低壓電源來源區被一圈第一種導電類型的半導體材料的襯底區所包圍，所述的包圍圈又被一圈作為橫向MOS的源體區的、第二種導電類型的第一區所包圍；

所述的低側高壓器件有和源體區直接聯結的第二種導電類型的半導體材料的第一層，第一層中單位面積內有效的第二種導電類型的電離雜質數，即該層的雜質密度，可以隨距離變化，但不超過2D₀又不小于D₀，其中D₀是同襯底所做單邊突變平行平面結在最大反偏壓下重摻區一側的耗盡區內的第二種導電類型的雜質密度；第一層的上面還覆蓋有第一種導電類型的半導體材料的第偶數次層，此第偶數次層至少包括一個第二層，還可有第二種導電類型的半導體材料的奇數次層，各層是按從第一層向表面的數字次序設置；其中除第一層外的其它奇數次的層與第二種導電類型的第一區直接聯接，或在叉指條的指端與第二種導電類型的第一區聯接，或經過能保證電壓降很小的元件與第二種導電類型的第一區聯接；每層在靠近第二種導電類型的第一區處其電離雜質密度不超過2D₀，在靠近對襯底而言電壓值可從零變到接近最大電壓的可浮動電壓的區域處其電離雜質密度不超過1.8D₀；所述的低側高壓器件的總的有效雜質密度，即所有奇數層的有效雜質密度之和減所有偶數層的有效雜質密度，隨離開第二種導電類型的第一區的表面距離的增加而從D₀逐漸或階梯式地減小，到對襯底而言電壓值可從零變到接近最大電壓的可浮動電壓的區域處接近于零；所述雜質密度是指在一個表面范圍內、尺度遠小于同襯底所做單邊突變平行平面結時在最大反偏壓下襯底的耗盡區厚度內、其電離雜質總量被面積除所得之值；所有各層的厚度的總和小于同襯底所做單邊突變平行平面結時在最大反偏壓下襯底的耗盡區厚度；第二種導電類型的第一區的有效雜質密度不小于D₀；當所述半導體叉指條橫向MOS的最大電壓區的電壓和最小電壓區的電壓相接近時，除第一層外，其它各層只有對應于內建電勢的微小部分耗盡，其它大部分區域均為未耗盡的中性區；

所述半導體叉指條橫向MOS的源區在第二種導電類型的第一區內，漂移區為各偶數次的層，在接近于所述可浮動電壓的區域處各偶數次的層均相互聯結并在表面有導體聯結構成低側高壓器件的漏極，此漏極亦即盆的電極；所述半導體叉指條橫向MOS在漏極附近被一圈第二種導電類型的半導體的區所包圍，所述的包圍圈又被一圈第一種導電類型的半導體的區所包圍，然后又被第二種導電類型的半導體的區所包圍；

所述高側高壓器件是常規的縱向MOS，所述高側高壓器件的源體區是與盆聯結的第二種導電類型的半導體的區；

高側高壓器件的低壓驅動電路的低壓電源來源區除被一圈第一種導電類型的半導體材料的襯底區所包圍外，所述的包圍圈又被縱向MOS的各單元的源體區所包圍，或一部分被縱向MOS的一些單元的源體區所包圍，剩余的部分被低側高壓器件在靠近高側高壓器件處的第一種導電類型的半導體襯底區所包圍。