[發明專利]USB-C型負荷開關的ESD保護

有效

• 申請號: 201710672834.0
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107768368B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 雪克·瑪力卡勒強斯瓦密
• 申請（專利權）人: 萬國半導體（開曼）股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 董科

1.一種集成ESD保護的負荷開關器件，包括：

兩個或多個MOSFET以及一個靜電放電(ESD)保護器件，形成在一個公共芯片上，

其中兩個或多個MOSFET中的每一個MOSFET都具有源極、柵極和公共漏極，

其中配置ESD保護器件，以實現二極管功能，防止電流通過公共芯片從地電勢流至公共漏極，其中公共芯片包括：

一層第一導電類型的半導體材料；

其中兩個或多個MOSFET中的每個MOSFET都包括一個第二導電類型的半導體材料的本體區，形成在第一導電類型的半導體材料層的頂部內；

一組兩個或多個溝槽形成在第一導電類型的半導體材料層內，組中的每個溝槽都含有一個柵極電極，通過沿溝槽側壁和底部的柵極絕緣材料電絕緣，這組溝槽包括至少一個第一溝槽和一個第二溝槽，其中本體區在第一和第二溝槽之間，一個或多個第一導電類型的半導體材料的源極區形成在本體區內，其中所述的兩個或多個MOSFET包括第一和第二MOSFET，連接在背對背結構中；

還包括一個控制器集成電路(IC)耦合到所述第一和第二MOSFET的柵極，其中控制器IC形成在一個IC芯片上，IC芯片與公共芯片隔開。

2.如權利要求1所述的器件，其中ESD保護器件包括一個第二導電類型的半導體材料區，其中第一導電類型的半導體材料層和第二導電類型的半導體材料區之間的交界面起結型二極管的作用。

3.如權利要求2所述的器件，其中第二導電類型的半導體材料區為第二導電類型的半導體襯底，其中第一導電類型的半導體材料層為一個外延層，形成在第二導電類型的半導體襯底上。

4.如權利要求2所述的器件，其中ESD保護器件包括一個MOSFET結構，起二極管的作用。

5.如權利要求2或4所述的器件，還包括第一和第二個橫向PNP結構，每個橫向PNP結構都具有發射極、基極和集電極，其中第一和第二個橫向PNP結構的發射極分別連接到第一和第二個MOSFET的源極，其中第一和第二個橫向PNP結構的基極相互連接起來，并連接到ESD保護結構，其中第一和第二個橫向PNP結構的集電極接地。

6.如權利要求5所述的器件，其中本體區用作集電極，源極區用作發射極，外延層用作第一和第二個MOSFET的漏極，以及第一和第二個橫向PNP結構的集電極。

7.如權利要求1所述的器件，還包括一個或多個額外的MOSFET結構，形成在外延層中，其中每個MOSFET結構都有單獨的源極接頭，并共同使用一個公共漏極。

8.如權利要求1所述的器件，還包括一個第一導電類型的半導體材料額外層，位于第一導電類型的半導體材料的一個底面金屬層下方，一個第二導電類型的半導體材料層位于第一導電類型的半導體材料額外層下方，一個第二金屬層位于第二導電類型的半導體材料層下方，其中ESD保護器件包括一個垂直PN結，由第一導電類型的半導體材料額外層、第二導電類型的半導體材料層以及所述底面金屬層和所述第二金屬層制成。

9.一種集成ESD保護的多芯片負荷開關器件，包括：

兩個或多個MOSFET，形成在一個公共芯片上，

其中兩個或多個MOSFET中的每一個MOSFET都具有源極、柵極和公共漏極，其中所述的兩個或多個MOSFET包括第一和第二MOSFET，連接在背對背結構中；

一個控制器集成電路(IC)耦合到所述第一和第二MOSFET的柵極，其中控制器IC形成在一個IC芯片上，IC芯片與公共芯片隔開；

一個ESD保護器件的ESD芯片；

其中IC芯片和含有ESD保護器件的ESD芯片都位于公共芯片的反轉頂面上，其中背部金屬層就形成在公共芯片上，形成所述公共漏極，其中ESD芯片底部的陰極電極通過導電粘結劑層，連接到背部金屬層，IC芯片具有一個底面，通過非導電粘結劑層連接到背部金屬層。