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一种集成MOS型智能功率开关 

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摘要:本发明属于功率半导体器件技术领域,公开了一种集成MOS型智能功率开关。本发明首先提出一种集成MOS型功率半导体器件,在同一衬底上集成两个MOS器件,通过介质隔离区将两个MOS器件隔离,以抵挡器件之间的横向耐压,还通过低电阻率区使一个MOS的源极和另一个MOS的漏极相连,低电阻率区提供低阻抗通道,以实现高效紧凑的串联连接,进一步可将控制电路和本发明所提集成MOS型功率半导体器件集成在同一衬底上,形成集成MOS型智能功率开关,利于减小芯片占用PCB板的面积,实现高功率密度,降低温度波动,减小传输延迟,降低电磁干扰等。本发明有助于实现高效的电流控制和开关管理,特别是在需要高电压和电流控制的应用场合,比如BUCK电路、BOOST电路以及半桥电路等等。

主权项:1.一种集成MOS型功率半导体器件,其特征在于,其元胞结构包括从下至上依次层叠设置的第一金属化漏极10、第一N+漏区9以及N-外延层8;N-外延层8在沿其左右方向的中间位置设有纵向布置的第一沟槽26,所述第一沟槽26从N-外延层8的上表面向下延伸至第一N+漏区9的上表面;在第一沟槽26内填充有介质材料22,以形成介质隔离区;在第一沟槽26右侧设有与第一沟槽26的右侧面相互接触的N+低电阻率区20,N+低电阻率区20从N-外延层8的上表面向下延伸至第一N+漏区9的上表面;第一沟槽26的左侧设置有沟槽栅结构和第一P型基区5;所述沟槽栅结构下表面的结深大于第一P型基区5下表面的结深;第一P型基区5有两个,且均包含在所述N-外延层8的左侧区域中,两个第一P型基区5分别位于N-外延层8左侧区域中的顶部左侧以及右侧位置;沟槽栅结构位于两个所述第一P型基区5之间;两个所述第一P型基区5中位置相对靠右的第一P型基区5与第一沟槽26的左侧面相互接触;第一P型基区5包含第一P+低电阻率区4和第一N+源区3,第一P+低电阻率区4和第一N+源区3均位于第一P型基区5的顶部且侧面相互接触;沟槽栅结构包含第二沟槽25、第一栅电极2、屏蔽栅电极7和介质层6,第一栅电极2和屏蔽栅电极7分别位于所述第二沟槽25内的上部和下部;第二沟槽25内的其他区域填充有介质层6,介质层6对第一栅电极2和屏蔽栅电极7分别形成包围,且将所述第一栅电极2和屏蔽栅电极7隔离开;所述屏蔽栅电极7周围的介质层厚度大于第一栅电极2周围的介质层厚度;屏蔽栅电极7与第一金属化源极1或者与第一栅电极2相连;第二沟槽25的侧面与第一P型基区5、第一N+源区3的侧面均接触;N+低电阻率区20的右侧设置有P型阱区11和平面栅结构;其中P型阱区11包含在N-外延层8的右侧区域中;P型阱区11的左侧面与N+低电阻率区20的右侧面相互接触;P型阱区11包含第二P型基区19和N-漂移区12;第二P型基区19和N-漂移区12均位于P型阱区11的顶部且侧面相互接触,且第二P型基区19位于N-漂移区12的左侧;第二P型基区19的左侧面与N+低电阻率区20的右侧面相互接触;第二P型基区19包含第二P+低电阻率区18和第二N+源区17;第二P+低电阻率区18和第二N+源区17均位于第二P型基区19的顶部左侧区域且侧面相互接触;第二N+源区17位于第二P+低电阻率区18的右侧;第二P+低电阻率区18的左侧面与N+低电阻率区20的右侧面相互接触;第二P型基区19顶部右侧区域位于第二N+源区17右侧面与第二P型基区19右侧面之间;所述N-漂移区12包含第二N+漏区13;第二N+漏区13位于N-漂移区12的顶部右侧区域,N-漂移区12的顶部左侧区域位于第二N+漏区13的左侧面与N-漂移区12的左侧面之间;所述平面栅结构包含第二栅氧化层16和第二栅电极15,其中第二栅氧化层16位于所述第二P型基区19顶部右侧区域的正上方;第二栅氧化层16的底面与第二N+源区17的顶面右侧部分区域、第二P型基区19顶部右侧区域以及N-漂移区12的顶部左侧区域均接触;所述第二栅电极15设置于所述第二栅氧化层16的顶部表面;在N-外延层8的上方设有绝缘层23,绝缘层23内设有通孔24;在绝缘层23上方设有第一金属化源极1、第二金属化源极21和第二金属化漏极14;第一金属化源极1位于第一P+低电阻率区4、第一N+源区3和沟槽栅结构的上方;第二金属化源极21位于N+低电阻率区20、第二P+低电阻率区18和第二N+源区17的上方;第二金属化漏极14位于第二N+漏区13的上方;第一金属化源极1通过通孔24与第一P+低电阻率区4和第一N+源区3进行欧姆接触;第二金属化源极21通过通孔24与N+低电阻率区20、第二P+低电阻率区18和第二N+源区17进行欧姆接触;第二金属化漏极14通过通孔24与第二N+漏区13进行欧姆接触。

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