[發(fā)明專利]高壓BCD工藝中集成的浮動盆隔離結構

有效

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• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102496624A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 呂宇強;邵凱;陳雪萌;永福;楊海波
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，具體來說，本發(fā)明涉及一種高壓BCD工藝中集成的浮動盆隔離結構。

背景技術

在功率集成電路領域，處于350V-800V之間的高壓集成電路(HVIC)是非常重要的組成部分，其產品廣泛應用于節(jié)能照明，功率校正，消費電子以及PC的開關電源，馬達驅動等方面。該類HVIC采用高壓BCD由于具有高可靠度、集成化、以及高效節(jié)能等突出優(yōu)點廣受業(yè)界青睞。350-800V高壓BCD工藝除了需要集成雙極型晶體管(Bipolar)、CMOS、以及高壓DMOS以外，還需要穩(wěn)壓齊納二極管、高阻值Poly電阻、以及JFET等器件，往往需要將高壓(350-800V)、中壓(10-20V)、低壓(3.3V-5V)集成在一起，對工藝集成和隔離要求很高。此外根據HVIC電路的需求，對于高壓BCD工藝還有許多特殊的要求，如目前市場非常大的用于節(jié)能照明他激式電子鎮(zhèn)流器的550V?HVIC，一般都采用由DMOS或IGBT組成的高低端半橋拓撲結構，而馬達驅動應用一般則采用全橋拓撲結構，半橋和全橋的高端功率管的驅動電路需要有電壓可在0V與最高550V浮動的Level?shift電路與高壓浮動盆隔離結構，這就對高壓BCD工藝提出了耐壓在550V以上的高壓浮動盆隔離結構的要求。而目前現有技術中在這個方面沒有該結構的相關產品的報道。

對于半橋與全橋驅動電路應用，需要高壓浮動盆隔離結構的原因是橋式電路在工作時，高、低端功率管會以一定的頻率交替開關，通常還會加入死區(qū)時間避免交疊導通。這樣，高端功率管關閉，低端功率管開啟時，高端管的源極相當于接到了GND，高端管的柵驅動電路的地此時也相當于接GND；而當低端功率管關閉，高端功率管開啟時，高端管的源端會被拉到高壓。這時，就需要有自舉電路將高端管的柵驅動電路的地也浮動到高壓，這就是說，高端管的驅動電路必須放置于一個可以在GND與高壓之間浮動的隔離結構中去。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高壓BCD工藝中集成的浮動盆隔離結構，實現浮動盆內器件對P-襯底的隔離，尤其避免浮動盆內電路中的P型區(qū)域在高壓下與P-襯底寄生PNP效應的產生。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高壓BCD工藝中集成的浮動盆隔離結構，位于P-襯底上的N-外延層中，所述N-外延層中還具有低壓器件區(qū)域，所述浮動盆隔離結構包圍所述低壓器件區(qū)域，其包括：

N型隔離區(qū)域，從底部和側面包圍所述低壓器件區(qū)域，將所述低壓器件區(qū)域中器件的摻雜區(qū)域與所述P-襯底充分隔離；

第一P-表面環(huán)，位于所述N-外延層表面，環(huán)繞在所述低壓器件區(qū)域的外側；

第二P-表面環(huán)，位于所述N-外延層表面，環(huán)繞在所述第一P-表面環(huán)的外側，所述第二P-表面環(huán)比所述第一P-表面環(huán)更寬；

深P+注入環(huán)，位于所述第二P-表面環(huán)的下方，與其部分重合；以及

P-埋層環(huán)，位于所述深P+注入環(huán)的下方，并與所述P-襯底相接觸，所述P-埋層環(huán)和所述深P+注入環(huán)形成PN結對通隔離。

可選地，所述N型隔離區(qū)域包括：

深N+注入沉降環(huán)，位于所述N-外延層表面，從側面包圍所述低壓器件區(qū)域；以及

N+埋層，位于所述低壓器件區(qū)域的下方，從底部包圍所述低壓器件區(qū)域，所述N+埋層的外側超出所述深N+注入沉降環(huán)一定距離。

可選地，所述第一P-表面環(huán)的個數為1～5個。

可選地，所述N+埋層中的摻雜雜質為銻和磷。

可選地，所述磷的注入劑量為大于1.0E13量級。

可選地，所述N+埋層與所述P-襯底之間的結擊穿電壓大于700V。

可選地，所述低壓器件區(qū)域包括由齊納二極管、CMOS晶體管、MOS電容和多晶電阻組成的高端管驅動電路。

可選地，所述N型隔離區(qū)域上連接有所述高端管驅動電路的浮動的接入電壓。

可選地，所述高端管驅動電路的信號輸入輸出端跨過所述N型隔離區(qū)域與所述浮動盆隔離結構內的電路相連接。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的浮動盆隔離結構通過采用對通PN結隔離方式，P-表面環(huán)的雙降低表面電場(Double?resurf)效應實現浮動盆自身的高壓隔離。而采用經特殊處理的N+埋層與深N+注入沉降環(huán)實現浮動盆內器件對P-襯底的隔離，尤其可以避免浮動盆內電路中的P型區(qū)域在高壓下與P-襯底寄生PNP效應的產生。