[发明专利]三阱隔离二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及三阱隔离二极管及其制造方法。

背景技术

升压转换器电路用于接收低幅度输入电压并传送更高幅度的输出电压。因为升压转换器电路以高压进行操作，所以升压转换器电路的部件充分坚固来以高压进行操作。传统升压转换器电路的一个部件是双阱二极管。双阱二极管设计用于提供比单阱二极管更高的击穿电压。击穿电压是元件被损坏且不再提供充分的阻抗以防止在元件处于截止状态时电流流过该元件的电压。

然而，三阱二极管的设计在双阱二极管内形成寄生双极结型晶体管(BJT)。寄生BJT形成在具有第一导电类型的外延层、具有第二导电类型的第二阱以及具有第一导电类型的第一阱之间。例如，在具有p型外延层和围绕p型第一阱的n型第二阱的双阱二极管中，寄生BJT是P-N-P BJT。寄生BJT使得电流泄露至与地电连接的衬底。在一些情况下，电流泄露大约50％。高电流泄露率大大降低了升压转换器电路的效率，这限制了升压转换器电路提供期望电力输出的能力。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种三阱隔离二极管，包括：衬底，具有第一导电类型；隐埋层，位于衬底中，隐埋层具有与第一导电类型相反的第二导电类型；外延层，位于衬底和隐埋层上方，外延层具有第一导电类型；第一阱，位于外延层中，第一阱具有第二导电类型；第二阱，位于外延层中并围绕在第一阱的周围，第二阱具有第一导电类型；第三阱，位于外延层中并围绕在第二阱的周围，第三阱具有第二导电类型；以及深阱，位于外延层中并延伸到第一阱的下方以电连接至第一阱的相对侧上的第二阱，深阱具有第一导电类型。

优选地，该三阱隔离二极管还包括：第一接触区，在外延层围绕在第三阱的周围的区域中电连接至外延层，其中，第一接触区具有第一导电类型；以及第二接触区，在外延层围绕在第三阱的周围的区域中电连接至外延层，其中，第二接触区具有第一导电类型，并且第一接触区和第二接触区被配置为将外延层电连接至地电压。

优选地，该三阱隔离二极管还包括：第三接触区，第三接触区具有第二导电类型，并且第三接触区被配置为将第一阱电连接至输出电压。

优选地，该三阱隔离二极管还包括：第四接触区，电连接至第三阱，其中，第四接触区具有第二导电类型；第五接触区，电连接至第三阱，其中，第五接触区具有第二导电类型，并且第四接触区和第五接触区被配置为将第三阱电连接至输入电压；第六接触区，电连接至第二阱，其中，第六接触区具有第一导电类型；以及第七接触区，电连接至第二阱，其中，第七接触区具有第一导电类型，并且第六接触区和第七接触区被配置为将第二阱电连接至输入电压。

优选地，该三阱隔离二极管还包括：多个第一隔离部件，形成在第一阱和第二阱之间；以及多个第二隔离部件，形成在第三阱和外延层之间。

优选地，第二阱被配置为沿着第二阱的整个外表面电连接至第三阱。

优选地，隐埋层延伸到第二阱的下方并且被配置为电连接至第二阱的两侧的第三阱。

优选地，第一阱、第二阱和第三阱被配置为具有小于1％的衬底电流泄漏率。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括升压转换器电路，其中，升压转换器电路包括三阱隔离二极管，包括：衬底，具有第一导电类型；隐埋层，位于衬底中，隐埋层具有与第一导电类型相反的第二导电类型；外延层，位于衬底和隐埋层上方，外延层具有第一导电类型；第一阱，位于外延层中，第一阱具有第二导电类型；第二阱，位于外延层中并围绕在第一阱的周围，第二阱具有第一导电类型；第三阱，位于外延层中并围绕在第二阱的周围，其中，第三阱具有第二导电类型；以及深阱，位于外延层中并延伸到第一阱的下方以电连接至第一阱的相对侧上的第二阱，其中，深阱具有第一导电类型。

优选地，该半导体器件还包括：正极，第二阱和第三阱被配置为电连接至正极；负极，第一阱被配置为电连接至负极；电感器，电感器被配置为从外部源接收输入电压并将电压信号输出至正极；以及电容器，电容器的第一侧被配置为电连接至正极，以及电容器的第二侧被配置为电连接至负极。

优选地，该半导体器件还包括：晶体管，晶体管设置在正极和电容器的第一侧之间。

优选地，晶体管的栅极被配置为接收控制信号，并且晶体管被配置为在关闭状态和启动状态之间切换升压转换器电路。

优选地，该半导体器件还包括：多个第一隔离部件，形成在第一阱和第二阱之间；以及多个第二隔离部件，形成在第三阱和外延层之间。

优选地，第二阱被配置为沿着第二阱的整个外表面电连接至第三阱。