[发明专利]一种半导体开关芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片及其制造工艺的技术领域，特别涉及半导体开关芯片及其制造方法。

背景技术

双扩散金属氧化物晶体管（DMOS）是最常见的半导体器件之一，其主要作用是作为开关芯片应用在各种设备设施的开关电源（SMPS）中，比如通讯设备、移动设备、工业设备、家用电器、个人电脑等。在开关电源中，除开关芯片之外，另一重要的组成部分是控制芯片，即通过控制芯片，使开关芯片不停的“开通”和“关闭”，让开关芯片对输入电压进行脉冲调制，从而实现交流-直流转换、直流-直流转换、自动稳压等功能。

双扩散金属氧化物晶体管包括纵向双扩散金属氧化物晶体管（VDMOS）和横向双扩散金属氧化物晶体管（LDMOS）两种类型，其中，VDMOS很难与其它半导体器件兼容在同一芯片中，因此一般都是以分立器件的形式使用，LDMOS很容易与其它半导体器件兼容在同一芯片中，因此一般都是集成在集成电路（Integrated Circuit，简称IC）中使用。

值得一提的是，在实践应用中，开关电源中还整合了高压启动、温度检测等功能。为实现开关电源所需要的各项功能，传统方法有以下几种：

第一种，采用外置的无源元件（电阻、电容）实现高压启动，并在控制电路中集成温度检测等功能（或，外置热敏元件实现温度检测），这种方法是当前的主流方案，但对于静态功耗要求特别精细的场合（比如，我们总是希望充电器和适配器更少的发热）并不合适，在对节能环保要求越来越高的今天，很多应用场合的这一方法正被其它方法（比如下文中的第二种方法）所取代；

第二种，采用BCD集成电路（把双极型晶体管、互补金属氧化物晶体管和LDMOS集成在同一芯片中），这种方法在很多应用场合正越来越多的被采用，但成本较高；

第三种，采用VDMOS与高压启动、温度检测电路集成在同一芯片中，但正如前文所说，VDMOS很难与其它半导体器件兼容在同一芯片中，会出现诸如电磁干扰（EMI）较高等问题，因此这种方法必须配置较复杂的控制电路和外围印制电路板（PCB）电路，也就在性价比上打折扣了。

为了更好的理解本发明，先对LDMOS器件做一个简单讲解：

LDMOS具体可分为N沟道LDMOS和P沟道LDMOS两类。其中，N沟道LDMOS导电效率比P沟道LDMOS要快，因此更多场合使用的都是N沟道LDMOS（下文中的LDMOS都是特指N沟道LDMOS）。

LDMOS的结构中包括源极、漏极、多晶硅栅、体区、漂移区、栅氧化层、场氧化层；源极和漏极都是由N型重掺杂区的硅（N+）构成，掺杂浓度为1E19～1E21原子/立方厘米，多晶硅栅一般由N型重掺杂的多晶硅（即N+多晶硅）构成，掺杂浓度为1E20～1E22原子/立方厘米，体区由P型轻掺杂的硅构成，掺杂浓度为1E16～1E17原子/立方厘米，为了减小阻抗，体区一般都是由P型重掺杂的硅（P+）从硅表面引出，P+的掺杂浓度为1E19～1E21原子/立方厘米，栅氧化层比场氧化层要薄很多，行业内称场氧化层覆盖的区域为场区，没有场氧化层覆盖的区域称之为有源区。

发明内容

本发明提供了一种半导体开关芯片及其制造方法，以解决现有开关电源存在的功耗高、制造成本高、易受电磁干扰等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体开关芯片，所述半导体开关芯片包括：

开关器件，用于对输入电压进行脉冲调制；所述开关器件包括第一横向双扩散MOS晶体管；

高压启动器件，用于开启所述半导体开关芯片外围的控制芯片，所述控制芯片用于对所述开关器件实现开启和关闭功能；所述高压启动器件包括第二横向双扩散MOS晶体管、稳压二极管和高阻值电阻；

温度检测器件，用于实时检测所述开关器件的温度。

进一步地，所述第二横向双扩散MOS晶体管、所述稳压二极管和所述高阻值电阻按照设定的功能需求进行电连接。

进一步地，所述稳压二极管包括多晶硅稳压二极管。

进一步地，所述高阻值电阻包括多晶硅高阻值电阻。

进一步地，所述温度检测器件包括二极管。

进一步地，所述二极管为体硅二极管。

本发明还提供了一种半导体开关芯片的制造方法，包括以下步骤：

在P型衬底正面的表面内形成漂移区，所述漂移区包括第一漂移区和第二漂移区；

在所述P型衬底正面的表面内形成体区，所述体区包括第一体区和第二体区；所述第一体区靠近所述第一漂移区；所述第二体区靠近所述第二漂移区；