半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利說明】半導(dǎo)體器件
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]2013年10月30日提交的日本專利申請N0.2013-225360的公開的包括說明書、附圖和摘要的全文以引用的方式全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件以及一種適用于半導(dǎo)體器件的技術(shù)，該半導(dǎo)體器件例如具有電源電壓彼此不同的兩個(gè)電路。
【背景技術(shù)】
[0004]作為半導(dǎo)體器件中的一種，已知有一種集成有控制電路半導(dǎo)體器件，該控制電路生成用于功率控制元件的控制信號。在這類半導(dǎo)體器件中，用于功率控制元件的電源電壓高于用于控制電路的電源電壓。因此，可以在控制電路與功率控制元件之間設(shè)置第二控制電路，以向功率控制元件輸入控制信號。用于第二控制電路的電源電壓一般高于用于控制電路的電源電壓。因此，在這類半導(dǎo)體器件中，第二控制電路需要與各個(gè)低電源電壓的電路分隔開。
[0005]在例如專利文件I中已經(jīng)描述了，通過電平位移電路來向作為第二控制電路的高電壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路輸入信號。進(jìn)一步地，在專利文件I中，通過使用用于控制電路的電源電壓來生成用于高電壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓。然后，通過使用P溝道型MOS晶體管來使得用于控制電路的電源電壓與用于高電壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓彼此分隔開。
[0006][相關(guān)技術(shù)文件]
[0007][專利文件]
[0008][專利文件I]日本特開平2006-5182號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一般而言，在防止電流在兩個(gè)電路之間逆流時(shí)，常常使用二極管。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在第一電路以及電源電壓比第一電路更低的第二電路形成在一個(gè)襯底中的、將用于第一電路的電源電壓與用于第二電路的電源電壓彼此分隔開的結(jié)構(gòu)中，使用了二極管，并且利用用于第二電路的電源電壓生成用于第一電路的電源電壓時(shí)，出現(xiàn)了以下問題。具體而言，由于二極管由PN結(jié)構(gòu)造而成，所以，當(dāng)使得電流在正向方向上流動(dòng)時(shí)，要求在P側(cè)端子與N側(cè)端子之間施加至少0.7V左右的電壓。換言之，當(dāng)將用于第二電路的電源電壓輸送至用于第一電路的電源電壓時(shí)，當(dāng)插入PN結(jié)時(shí)，由于該結(jié)的影響，發(fā)生了電壓損失。結(jié)果是，有可能降低了電源電壓，由此造成功率損失的增加以及故障的發(fā)生。
[0010]順便提及，由于在專利文件I中所描述的結(jié)構(gòu)中要求設(shè)置P溝道型晶體管，所以半導(dǎo)體器件的大小也相應(yīng)地增加了。
[0011]因此，本發(fā)明者已經(jīng)論述了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠在不使用PN結(jié)的情況下使得用于第一電路的電源電壓與用于第二電路的電源電壓彼此分隔開，并且防止半導(dǎo)體器件的大小增加。其他目的和新穎特征將通過對本說明書和附圖的說明而變得顯而易見。
[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件具有:第一電路區(qū)域、第二電路區(qū)域和分隔區(qū)域。第一電路設(shè)置在第一電路區(qū)域中，而第二電路設(shè)置在第二電路區(qū)域中。用于第二電路的電源電壓低于用于第一電路的電源電壓。分隔區(qū)域包圍第一電路區(qū)域。第二電路區(qū)域定位在分隔區(qū)域之外。分隔區(qū)域具有:第二導(dǎo)電類型層、第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域、第二高濃度第二導(dǎo)電類型、元件隔離膜、第一絕緣層和第一導(dǎo)電膜。第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域和第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域形成在第二導(dǎo)電類型層中。第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域與第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域彼此分隔開。元件隔離膜定位在第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域與第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域之間并且遠(yuǎn)離第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域。第一絕緣層形成在區(qū)域之上，該區(qū)域定位在外延層中、在第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域與元件隔離膜之間。第一導(dǎo)電膜形成在第一絕緣層之上。第一接觸耦合至第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域，第二接觸耦合至第二高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域，以及第三接觸耦合至第一導(dǎo)電膜。第一、第二和第三接觸彼此分隔開。
[0013]根據(jù)該一個(gè)實(shí)施例，可以在不使用PN結(jié)的情況下使得用于第一電路的電源電壓與用于第二電路的電源電壓彼此分隔開，并且抑制半導(dǎo)體器件大小的增加。
【附圖說明】
[0014]圖1是使用了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的電氣設(shè)備的功能框圖；
[0015]圖2是示出了半導(dǎo)體器件的配置的平面圖；
[0016]圖3是沿著圖2的線A-A’所作的截面圖；
[0017]圖4是沿著圖2的線B-B’所作的截面圖；
[0018]圖5是示出了半導(dǎo)體器件的操作的定時(shí)圖；
[0019]圖6是圖示了根據(jù)對比示例的半導(dǎo)體器件的配置的框圖；
[0020]圖7是示出了在兩個(gè)電源配線之間的電位差與在電容元件中流動(dòng)的電流之間的關(guān)系的不意圖；
[0021]圖8是示出了通過電壓控制電路施加至第一導(dǎo)電膜的電位Vg與在整流元件中電壓損失之間的關(guān)系，并且示出了在電位Vg與第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域的電位之間的關(guān)系的不意圖；
[0022]圖9A是示出了第一導(dǎo)電類型區(qū)域的下部的寬度Wbdif與在整流元件中電壓損失之間的關(guān)系的示意圖，圖9B是示出了寬度Wbdif與第一高濃度第二導(dǎo)電類型區(qū)域的電位之間的關(guān)系的示意圖，以及圖9C是示出了在寬度Wbdif與當(dāng)整流元件斷開時(shí)逆流通過整流元件的電流之間的關(guān)系的示意圖；
[0023]圖10是用于描述根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置的截面圖；以及
[0024]圖11是用于描述根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將使用附圖對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。順便提及，在所有附圖中相同的附圖標(biāo)記分別表示所有附圖中相同的部件，并適當(dāng)?shù)厥÷粤藢ζ涞恼f明。
[0026]<第一實(shí)施例>
[0027]圖1是使用了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件SD的電氣設(shè)備的功能框圖。半導(dǎo)體器件SD是用于向功率控制電路OPC施加控制信號的裝置。功率控制OPC控制負(fù)載LD，例如向電機(jī)輸入的功率。S卩，半導(dǎo)體器件SD通過功率控制電路OPC來控制負(fù)載LD。
[0028]功率控制電路OPC具有:例如，多個(gè)平面型高擊穿電壓MOS晶體管、豎直MOS晶體管、雙極晶體管或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)ο在本圖所圖示的示例中，功率控制電路OPC配置為如下的一種功率控制電路OPC，其中第一晶體管HM的源極和第二晶體管LM的漏極串聯(lián)耦合，并且在第一晶體管HM與第二晶體管LM之間設(shè)置有輸出端子。順便提及，第一晶體管HM的漏極耦合至用于功率的電源配線(電壓為HV)。第二晶體管LM的源極耦合至用于功率的接地配線GND。
[0029]半導(dǎo)體器件SD配備有信號處理電路LGC (第二電路)、電平位移電路LSC、高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC (第一電路)和低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC。高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC耦合至功率控制電路OPC的第一晶體管HM的柵極電極。低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC耦合至其第二晶體管LM的柵極電極。然后，高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC和低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC由信號處理電路LGC控制。換言之，信號處理電路LGC通過高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC和低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC來控制功率控制電路0PC。
[0030]信號處理電路LGC為邏輯電路，該邏輯電路對從外部輸入的信號進(jìn)行處理，以生成控制信號用于控制功率控制電路0PC。該控制信號包括用于控制低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC的信號和用于控制高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC的信號。
[0031 ] 由于用于低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC的電源電壓約等于用于信號處理電路LGC的電源電壓V。。，所以用于控制低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC的信號從信號處理電路LGC直接輸入至低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC0相反地，由于用于高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC的電源電壓Vb(第一電壓)高于用于信號處理電路LGC的電源電壓V。。(第二電壓)，因此用于控制高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC的信號通過電平位移電路LSC輸入至高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC。順便提及，電平位移電路LSC具有耦合晶體管TR。稍后將對耦合晶體管TR進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0032]用于高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC的電源電壓Vb是從用于信號處理電路LGC的電源電壓Vcx而生成的。電源電壓V。。、整流元件HDR、功率控制電路OPC和電容元件BSC用于生成電源電壓Vb。例如，電容元件BSC是自舉電容器。電容元件BSC的一個(gè)端子耦合至功率控制電路OPC的輸出端子，而電容元件BSC的另一端子耦合至高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC的電源配線VINC2。
[0033]整流元件HRD設(shè)置在電源配線VINC2與信號處理電路LGC的電源配線VINCl之間。電壓控制電路PCC耦合至整流元件HRD。電壓控制電路PCC向整流元件HRD輸入信號。稍后將對整流元件HRD和電壓控制電路PCC進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0034]順便提及，用于控制第一晶體管HM的控制信號HIN和用于控制第二晶體管LM的控制信號LIN被輸入至信號處理電路LGC。信號處理電路基于控制信號HIN來控制高側(cè)驅(qū)動(dòng)電路HDC并且基于控制信號LIN來控制低側(cè)驅(qū)動(dòng)電路LDC。
[0035]進(jìn)一步地，控制信號LIN甚至還被輸入至電壓控制電路PCC。電壓控制電路PCC基于控制信號LIN來向整流元件HRD輸入信號。因此，向整流元件HRD輸入的信號可以與第二晶體管LM的0N/0FF同步。在本文中，控制信號HIN可以用于代替控制信號LIN。在