DE102018124897B4 - Bootstrap-metall-oxid-halbleiter-bauelement, das mit einem hochspannungs-mos-bauelement und einem hochspannungs-übergangskontaktierungs-bauelement integriert ist und herstellungsverfahren - Google Patents

Bootstrap-metall-oxid-halbleiter-bauelement, das mit einem hochspannungs-mos-bauelement und einem hochspannungs-übergangskontaktierungs-bauelement integriert ist und herstellungsverfahren Download PDF

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Abstract

Integrierter Schaltkreis mit:einem Halbleitersubstrat (402);einer Driftwanne (112) in dem Halbleitersubstrat (402), wobei die Driftwanne (112) eine erste Dotierungsart und ein ringförmiges oberes Layout hat;einer ersten Schaltvorrichtung (102) auf der Driftwanne (112);einer zweiten Schaltvorrichtung (106) auf dem Halbleitersubstrat (402), an einem Einschnitt in einer Seitenwand der Driftwanne (112);einer peripheren Wanne (404) in dem Halbleitersubstrat (402), die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, wobei die periphere Wanne (404) die Driftwanne (112), die erste Schaltvorrichtung (102) und die zweite Schaltvorrichtung (106) umschließt und die zweite Schaltvorrichtung (106) von der Driftwanne (112) trennt; und wobei die erste Schaltvorrichtung (102) aufweist:eine Body-Wanne (114) über der Driftwanne (112), wobei die Body-Wanne (114) die zweite Dotierungsart hat und durch die Driftwanne (112) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist,einen ersten Source-/Drain-Bereich (116) über der Body-Wanne (114),einen zweiten Source-/Drain-Bereich (118) über der Driftwanne (112), der von der Body-Wanne (114) beabstandet ist,eine Gate-Elektrode (122), die an den ersten Source-/Drain-Bereich (116) angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne (112) die Body-Wanne (114) kontaktiert,einen dritten Source-/Drain-Bereich (138) über der Body-Wanne (114), undeine zweite Gate-Elektrode (140), die an den dritten Source-/Drain-Bereich (138) angrenzt und über einem zweiten pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne (112) die Body-Wanne (114) kontaktiert, wobei sich der pn-Übergang und der zweite pn-Übergang auf entgegengesetzten Seiten der Body-Wanne (114) befinden.

Description

  • Hintergrund
  • Ultrahochspannungs-Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Bauelemente sind Halbleiter-Bauelemente, die einem Betrieb bei Spannungen von mehreren Hundert Volt, wie zum Beispiel etwa 600 V, standhalten können. Ultrahochspannungs-MOS-Bauelemente werden unter anderem für Pegelumsetzer in High-Side-Gate-Treiber-Schaltkreisen verwendet. Ein solcher Pegelumsetzer setzt ein Eingangssignal auf einem ersten Pegel in ein Ausgangssignal auf einem zweiten Pegel um, um eine Inkompatibilität zwischen Bauelementen zu beseitigen, die auf dem ersten bzw. dem zweiten Spannungspegel arbeiten.
  • Die Druckschrift US 2012 / 0 139 041 A1 offenbart ine Halbleitervorrichtung, umfassend einen Driftbereich mit einer ersten Dotierungspolarität, der in einem Substrat ausgebildet ist; einen dotierten Erweiterungsbereich, der in dem Driftbereich ausgebildet ist und eine zweite Dotierungspolarität aufweist, die der ersten Dotierungspolarität entgegengesetzt ist. Die Druckschrift US 2015 / 0 014 783 A1 offenbart ein MV-PMOS und ein MV-NMOS, die eine High-Side-Treiberschaltung konfigurieren. Die Druckschrift US 2013 / 0 341 718 A1 offenbart ine Leistungshalbleitervorrichtung umfassend: Ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass entsprechend der üblichen Praxis in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können der Übersichtlichkeit der Erörterung halber die Abmessungen der verschiedenen Elemente beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1A zeigt ein oberes Layout einiger Ausführungsformen eines integrierten Schaltkreises (IC), bei denen ein Bootstrap-Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Bauelement mit einem Hochspannungs-MOS(HVMOS)-Bauelement und einem Hochspannungs-Übergangskontaktierungs(HVJT)-Bauelement integriert ist.
    • 1B zeigt ein oberes Layout einiger weiterer Ausführungsformen des IC von 1A, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement eine zusätzliche Bootstrap-Gate-Elektrode hat.
    • 2 zeigt ein Blockschaltbild einiger Ausführungsformen einer Bootstrap-Schaltung, in der die Bootstrap-MOS-Bauelemente der 1A und 1B Verwendung finden.
    • 3 zeigt eine grafische Darstellung einiger Ausführungsformen von Stromkurven für die Bootstrap-MOS-Bauelemente der 1A und 1B.
    • Die 4A und 4B zeigen verschiedene Schnittansichten einiger detaillierterer Ausführungsformen des IC von 1B.
    • Die 5A und 5B zeigen verschiedene obere Layouts einiger Ausführungsformen des IC der 4A und 4B.
    • Die 6A und 6B zeigen verschiedene Schnittansichten einiger weiterer Ausführungsformen des IC der 4A und 4B, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement eine zusätzliche Bootstrap-Gate-Elektrode hat.
    • Die 7A und 7B zeigen verschiedene obere Layouts einiger Ausführungsformen des IC der 6A und 6B.
    • Die 8A und 8B zeigen obere Layouts verschiedener weiterer Ausführungsformen des IC von 1A, bei denen eine Geometrie eines High-Side-Bereichs abgewandelt ist.
    • Die 9A bis 9D zeigen obere Layouts verschiedener weiterer Ausführungsformen des IC von 1A, bei denen eine Geometrie des HVMOS-Bauelements abgewandelt ist.
    • Die 10A und 10B zeigen obere Layouts verschiedener weiterer Ausführungsformen des IC von 1A, bei denen mehr als zwei HVMOS-Bauelemente mit dem Bootstrap-MOS-Bauelement und dem HVJT-Bauelement integriert sind.
    • 11 zeigt ein Blockschaltbild einiger Ausführungsformen einer Gate-Treiber-Schaltung, in der der IC von 1A Verwendung findet.
    • Die 12 bis 18 zeigen eine Reihe von Schnittansichten einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines IC, in dem ein Bootstrap-MOS-Bauelement mit einem HVJT-Bauelement und einem HVMOS-Bauelement integriert ist.
    • 19 zeigt ein Ablaufdiagramm einiger Ausführungsformen des Verfahrens der 12 bis 18.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Ein integrierter Schaltkreis (IC) kann zum Beispiel einen High-Side-Bereich und einen Niederspannungsbereich aufweisen. Der High-Side-Bereich weist Bauelemente auf, die auf einem hohen Spannungspegel arbeiten, und der Niederspannungsbereich weist Bauelemente auf, die auf einem vergleichsweise niedrigen Spannungspegel arbeiten. Ein Hochspannungs-Übergangskontaktierungs(HVJT)-Bauelement hat ein ringförmiges oberes Layout, das den High-Side-Bereich umschließt und abgrenzt. Außerdem trennt das HVJT-Bauelement den High-Side-Bereich von dem Niederspannungsbereich und einem Hochspannungs-Metall-Oxid-Halbleiter(HVMOS)-Bauelement. Das HVMOS-Bauelement definiert teilweise oder vollständig einen Pegelumsetzer, der ein Eingangssignal mit dem niedrigen Spannungspegel in ein Ausgangssignal mit dem hohen Spannungspegel umsetzt. Außerdem ist das HVMOS-Bauelement mit einem Bauelement in dem High-Side-Bereich elektrisch verbunden, um das Ausgangssignal für das Bauelement bereitzustellen. Diese elektrische Verbindung kann zum Beispiel extern durch Drahtbondung oder intern durch Metalldrähte einer BEOL-Verbindungsstruktur (BEOL: Back End of Line) hergestellt werden.
  • Ein Problem bei der Verwendung der Drahtbondung zum externen elektrischen Verbinden des HVMOS-Bauelements mit dem Bauelement in dem High-Side-Bereich besteht darin, dass die Drahtbondung mit hohen Prozesskosten und einer geringen Zuverlässigkeit in extremen Umgebungen (z. B. Umgebungen mit hohem Druck und/oder hoher Temperatur) verbunden ist. Ein Problem bei der Verwendung von Metalldrähten einer BEOL-Verbindungsstruktur zum internen elektrischen Verbinden des HVMOS-Bauelements mit dem Bauelement in dem High-Side-Bereich besteht darin, dass die Metalldrähte von einer Öffnung des HVJT-Bauelements abhängen. Das führt zu Zuverlässigkeitsproblemen (z. B. einer niedrigen Durchbruchspannung), begrenzt die Anzahl von HVMOS-Bauelementen und erhöht die Komplexität.
  • Eine Gate-Treiber-Schaltung kann zum Beispiel den IC-Die, einen Bootstrap-Kondensator und eine Bootstrap-Diode aufweisen. Der Bootstrap-Kondensator dient als eine Stromquelle für den High-Side-Bereich und unterstützt das Überführen eines High-Side-Gate-Treibers in dem High-Side-Bereich in einen Einschaltzustand. Während der High-Side-Gate-Treiber in einem Einschaltzustand ist, ist die Bootstrap-Diode in einem Sperrvorspannungszustand, um eine Niederspannungsquelle des Niederspannungsbereichs von dem Bootstrap-Kondensator elektrisch zu trennen. Während der High-Side-Gate-Treiber in einem Ausschaltzustand ist, ist die Bootstrap-Diode in einem Durchlassvorspannungszustand, um die Niederspannungsquelle mit dem Bootstrap-Kondensator elektrisch zu verbinden und den Bootstrap-Kondensator von der Niederspannungsquelle zu laden.
  • Ein Problem bei der Gate-Treiber-Schaltung besteht darin, dass die Bootstrap-Diode von dem IC-Die getrennt ist. Zum Beispiel können die Bootstrap-Diode und der IC-Die auf eine Leiterplatte (PCB) montiert werden und über die PCB elektrisch verbunden werden. Das nimmt jedoch viel Raum auf der PCB ein und bietet keine Entwurfsflexibilität bei der Integration auf Waferebene. Als ein weiteres Beispiel können die Bootstrap-Diode und der IC-Die in einem gemeinsamen Package zusammen verkappt und durch Drahtbondung elektrisch verbunden werden. Aber auch hier fehlt es an Entwurfsflexibilität bei der Integration auf Waferebene. Eine weitere Herausforderung bei der Gate-Treiber-Schaltung ist, dass die Bootstrap-Diode eine „Diode“ ist und eine Umschaltzeit zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand hat. Dadurch werden wiederum die Geschwindigkeit, mit der der Bootstrap-Kondensator geladen werden kann, und die Geschwindigkeit begrenzt, mit der der High-Side-Gate-Treiber zwischen dem Einschaltzustand und dem Ausschaltzustand umgeschaltet werden kann.
  • In Anbetracht des Vorstehenden sind verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung auf einen IC gerichtet, in dem ein Bootstrap-MOS-Bauelement mit einem HVMOS-Bauelement und einem HVJT-Bauelement integriert ist. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich eine Driftwanne in einem Halbleitersubstrat. Die Driftwanne hat eine erste Dotierungsart und ein ringförmiges oberes Layout, das einen High-Side-Bereich umschließt. Auf der Driftwanne ist ein erstes Schaltelement angeordnet. Auf dem Halbleitersubstrat, an einem Einschnitt in einer Seitenwand der Driftwanne, ist ein zweites Schaltelement angeordnet. In dem Halbleitersubstrat befindet sich eine periphere Wanne, die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist. Die periphere Wanne umschließt die Driftwanne, das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement und trennt außerdem das zweite Schaltelement von dem ersten Schaltelement und der Driftwanne.
  • Das erste und das zweite Schaltelement können zum Beispiel dem Bootstrap-MOS-Bauelement und dem HVMOS-Bauelement entsprechen. Außerdem ist das HVJT-Bauelement eine Diode, die zum Beispiel von einem pn-Übergang definiert werden kann, an dem die Driftwanne und die periphere Wanne in Kontakt sind, oder das HVJT-Bauelement weist eine solche Diode auf. Wenn die drei Bauelemente in einer Gate-Treiber-Schaltung (ein nicht-beschränkendes Beispiel hierfür ist vorstehend beschrieben worden) verwendet werden, kann das Bootstrap-MOS-Bauelement zum Beispiel statt einer Bootstrap-Diode zum Laden eines Bootstrap-Kondensators verwendet werden. Bei dem Bootstrap-MOS-Bauelement erfolgt eine schnellere Umschaltung zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand als bei der Bootstrap-Diode, sodass das Bootstrap-MOS-Bauelement ein schnelles Laden des Bootstrap-Kondensators ermöglicht.
  • Dadurch, dass das Bootstrap-MOS-Bauelement mit dem HVJT-Bauelement und dem HVMOS-Bauelement integriert ist, ist die IC-Chipfläche klein und die Zuverlässigkeit ist hoch. Zum Beispiel nutzen auf Grund dieser Integration die drei Bauelemente eine gemeinsame IC-Chipfläche statt getrennter IC-Chipflächen. Das führt zu einer Reduzierung der IC-Chip-Gesamtfläche (z. B. um etwa 25 bis 60 %). Als ein weiteres Beispiel können auf Grund der Integration die drei Bauelemente ohne Drahtbondung und ohne eine Öffnung in dem HVJT-Bauelement elektrisch verbunden werden. Das führt zu einer höheren Zuverlässigkeit. Wie später dargelegt wird, ermöglicht das Integrationsschema eine Entwurfsflexibilität, und es ist nicht von zusätzlichen Fotomasken oder Fotoretikeln abhängig. Zum Beispiel ermöglicht das Integrationsschema eine Erhöhung der Anzahl von HVMOS-Bauelementen und/oder eine Vergrößerung der Größe des High-Side-Bereichs ohne komplexe Entwurfskorrekturen und ohne eine größere IC-Chipfläche, die von den HVJT-, Bootstrap-MOS- und HVMOS-Bauelementen eingenommen wird. Außerdem ermöglicht das Integrationsschema das Ändern einer Spannungs- und/oder Strombelastbarkeit des HVMOS-Bauelements, des Bootstrap-MOS-Bauelements und des HVJT-Bauelements ohne komplexe Entwurfskorrekturen.
  • 1A zeigt eine Draufsicht 100A einiger Ausführungsformen eines IC, in dem ein Bootstrap-MOS-Bauelement 102 mit einem HVJT-Bauelement 104 und HVMOS-Bauelementen 106 integriert ist. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und das HVJT-Bauelement 104 überdecken die HVMOS-Bauelemente 106 und grenzen an diese an. Außerdem definieren das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 gemeinsam eine ringförmige Struktur, die seitlich in einem geschlossenen Weg entlang einer Grenze eines High-Side-Bereichs 108 des IC so verläuft, dass sie den High-Side-Bereich 108 umschließt. Bei einigen Ausführungsformen ist die ringförmige Struktur ein quadratischer Ring, ein rechteckiger Ring, ein dreieckiger Ring, ein kreisförmiger Ring oder sie hat die Form eines anderen geschlossenen Wegs. Außerdem wird die ringförmige Struktur von einem Niederspannungsbereich 110 des IC umschlossen.
  • Der High-Side-Bereich 108 nimmt Halbleiter-Bauelemente (nicht dargestellt) auf, die mit einem hohen Spannungspegel arbeiten, und der Niederspannungsbereich 110 nimmt Halbleiter-Bauelemente (nicht dargestellt) auf, die mit einem niedrigen Spannungspegel arbeiten. Der hohe Spannungspegel ist in Bezug zu dem niedrigen Spannungspegel hoch und kann zum Beispiel Spannungen von etwa 100 bis 1200 V, Spannungen von etwa 100 bis 750 V, Spannungen von etwa 750 bis 1200 V, Spannungen von etwa 550 bis 650 V oder Spannungen von mehr als etwa 100 V umfassen. Der niedrige Spannungspegel kann zum Beispiel Spannungen von etwa 1 bis 20 V, Spannungen von etwa 1 bis 10 V, Spannungen von etwa 10 bis 20 V oder Spannungen von weniger als etwa 20 V umfassen.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 ist ein Transistor oder ein anderes Schaltelement, das bei dem hohen Spannungspegel kontinuierlich arbeiten kann. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 kann zum Beispiel ein LDMOS-Bauelement (LDMOS: seitlich ausdiffundierter Metall-Oxid-Halbleiter) oder ein anderes Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)-Bauelement sein und/oder kann dem Betrieb standhalten, wenn Source-/Drain-Spannungen auf dem hohen Spannungspegel sind. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 ermöglicht ein schnelles Laden eines Bootstrap-Kondensators (nicht dargestellt) in einer Gate-Treiber-Schaltung, da das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 schneller als eine Diode zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand umschalten kann. Wie später dargelegt wird, kann das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 mit zusätzlichen selektiv stromführenden Kanälen verbessert werden, sodass es mehr Strom führt, wodurch der Bootstrap-Kondensator schneller geladen wird.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 befindet sich auf einer gemeinsam genutzten Driftwanne 112 und einer Bootstrap-Body-Wanne 114. Wie später dargelegt wird, wird die gemeinsame Driftwanne 112 von dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 gemeinsam genutzt. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 weist einen ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, einen zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118, einen Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 und eine Bootstrap-Gate-Elektrode 122 auf. Die gemeinsame Driftwanne 112 ist ein Halbleiterbereich mit einer ersten Dotierungsart, der die Bootstrap-Body-Wanne 114 umschließt. Die Bootstrap-Body-Wanne 114 ist ein Halbleiterbereich mit einer zweiten Dotierungsart, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, und sie ist, bei Betrachtung im Querschnitt (in 1A nicht sichtbar), unter dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und dem Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 angeordnet. Die erste Dotierungsart kann zum Beispiel eine n-Dotierung sein, und die zweite Dotierungsart kann zum Beispiel eine p-Dotierung sein, oder umgekehrt.
  • Der erste und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 sind durch die gemeinsame Driftwanne 112 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 beabstandet, sodass der erste und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 an den Niederspannungsbereich 110 bzw. den High-Side-Bereich 108 angrenzen. Der erste und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 sind Halbleiterbereiche mit der gleichen Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112 (d. h. der ersten Dotierungsart), aber mit höhere Dotierungskonzentrationen als die gemeinsame Driftwanne 112. Der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 ist ein Halbleiterbereich mit der gleichen Dotierungsart wie die Bootstrap-Body-Wanne 114 (d. h. der zweiten Dotierungsart), aber mit einer höheren Dotierungskonzentration als die Bootstrap-Body-Wanne 114. Die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 (als Phantom gezeigt) befindet sich, bei Betrachtung im Querschnitt (in 1A nicht sichtbar), über der Bootstrap-Body-Wanne 114, sodass die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 an den ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 angrenzt und sich größtenteils zwischen dem ersten und dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 befindet. Die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Das HVJT-Bauelement 104 ist, oder weist auf, eine Diode, die kontinuierlich bei dem hohen Spannungspegel arbeiten kann und so konfiguriert ist, dass sie in einem Sperrspannungszustand arbeitet, um eine elektrische Trennung zwischen dem High-Side-Bereich 108 und dem Niederspannungsbereich 110 bereitzustellen. Außerdem überdeckt das HVJT-Bauelement 104 das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, insofern als ein pn-Übergang der Diode teilweise von der gemeinsamen Driftwanne 112 definiert wird, und das HVJT-Bauelement 104 und das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 nutzen die gemeinsame Driftwanne 112 gemeinsam.
  • Die HVMOS-Bauelemente 106 sind Transistoren oder andere Schaltelemente, die kontinuierlich auf dem hohen Spannungspegel arbeiten können. Zum Beispiel können die HVMOS-Bauelemente 106 LDMOS-Bauelemente oder andere MOS-Bauelemente sein, und/oder sie können dem Betrieb standhalten, während Source-/Drain-Spannungen auf dem hohen Spannungspegel sind. Bei einigen Ausführungsformen definieren die HVMOS-Bauelemente 106 teilweise oder vollständig einen Pegelumsetzer, der ein Eingangssignal mit einem niedrigen Spannungspegel in ein Ausgangssignal mit einem hohen Spannungspegel umsetzt. Die HVMOS-Bauelemente 106 umfassen ein erstes HVMOS-Bauelement 106A und ein zweites HVMOS-Bauelement 106B.
  • Jedes der HVMOS-Bauelemente 106 befindet sich auf einer HVMOS-Driftwanne 124 und einer HVMOS-Body-Wanne 126. Außerdem weist jedes der HVMOS-Bauelemente 106 einen ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128, einen zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130, einen HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 und eine HVMOS-Gate-Elektrode 134 auf. Die HVMOS-Driftwanne 124 ist ein Halbleiterbereich mit einer ersten Dotierungsart, der die HVMOS-Body-Wanne 126 umschließt. Die HVMOS-Body-Wanne 126 ist ein Halbleiterbereich mit einer zweiten Dotierungsart, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist. Außerdem befindet sich die HVMOS-Body-Wanne 126, bei Betrachtung im Querschnitt (in 1A nicht sichtbar), unter dem ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und dem HVMOS-Body-Kontaktbereich 132.
  • Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 sind durch die HVMOS-Driftwanne 124 und die HVMOS-Body-Wanne 126 beabstandet, sodass der erste HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 an den Niederspannungsbereich 110 angrenzt und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 an den High-Side-Bereich 108 angrenzt. Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 sind Halbleiterbereiche mit der ersten Dotierungsart, aber mit höheren Dotierungskonzentrationen als die HVMOS-Driftwanne 124. Der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 ist ein Halbleiterbereich mit der zweiten Dotierungsart, aber mit einer höheren Dotierungskonzentration als die HVMOS-Body-Wanne 126. Die HVMOS-Gate-Elektrode 134 befindet sich, bei Betrachtung im Querschnitt (in 1A nicht sichtbar), über der HVMOS-Body-Wanne 126, sodass die HVMOS-Gate-Elektrode 134 an den ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 angrenzt und sich größtenteils zwischen dem ersten und dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 befindet. Die HVMOS-Gate-Elektrode 134 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Die HVMOS-Bauelemente 106 sind einzeln von Trennringen 136 umschlossen, die die HVMOS-Bauelemente 106 physisch und elektrisch von dem High-Side-Bereich 108, dem HVJT-Bauelement 104 und dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 trennen. Die Trennringe 136 können zum Beispiel Dioden mit der gemeinsamen Driftwanne 112 und/oder den HVMOS-Driftwannen 124 definieren, und die Dioden können im Sperrzustand arbeiten, um eine elektrische Trennung zu ermöglichen. Die Trennringe 136 können zwar die Form eines kreisförmigen Rings haben, aber sie sind nicht auf einen kreisförmigen Ring beschränkt. Die Trennringe 136 können quadratische Ringe, rechteckige Ringe oder dreieckige Ringe sein oder die Form eines anderen geschlossenen Wegs haben. Bei einigen Ausführungsformen sind die Trennringe 136 Halbleiterbereiche mit einer Dotierungsart, die der Dotierungsart der gemeinsamen und der HVMOS-Driftwanne 112 und 124 entgegengesetzt ist. Die Trennringe 136 erleichtern die effiziente Integration des Bootstrap-MOS-Bauelements 102, des HVJT-Bauelements 104 und der HVMOS-Bauelemente 106 ohne eine größere IC-Chipfläche.
  • Die Integration führt zu einer kleinen IC-Chipfläche und einer hohen Zuverlässigkeit. Da das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 miteinander integriert sind, nutzen sie zum Beispiel eine gemeinsame IC-Chipfläche statt getrennter IC-Chipflächen. Das führt zu einer Reduzierung der IC-Chip-Gesamtfläche. Als ein weiteres Beispiel können das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 ohne Drahtbondung und ohne eine Öffnung in dem HVJT-Bauelement 104 elektrisch verbunden werden, da sie miteinander integriert sind. Dies führt zu einer verbesserten Zuverlässigkeit.
  • Wie später dargelegt wird, ermöglicht das Integrationsschema eine Erhöhung der Anzahl von HVMOS-Bauelementen und/oder eine Vergrößerung der Größe des High-Side-Bereichs 108 ohne komplexe Entwurfskorrekturen und ohne dass das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 eine größere IC-Chipfläche belegen. Außerdem ermöglicht das Integrationsschema das Ändern der Spannungs- und/oder Strombelastbarkeit des Bootstrap-MOS-Bauelements 102, des HVJT-Bauelements 104 und der HVMOS-Bauelemente 106 ohne komplexe Entwurfskorrekturen. Zum Beispiel ermöglicht das Integrationsschema das Vergrößern einer Dicke der ringförmigen Struktur, die von dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102, dem HVJT-Bauelement 104 und den HVMOS-Bauelementen 106 definiert wird, ohne komplexe Entwurfskorrekturen. Dadurch können wiederum das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb bei höheren Spannungen standhalten. Als ein weiteres Beispiel ermöglicht das Integrationsschema das Vergrößern einer Breite der HVMOS-Bauelemente 106 ohne komplexe Entwurfskorrekturen, sodass die Trennringe 136 verbreitert werden. Dadurch können wiederum die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb bei höheren Source-/Drain-Strömen standhalten.
  • Zwar ist der IC in 1A mit zwei HVMOS-Bauelementen (d. h. dem ersten HVMOS-Bauelement 106A und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106B) dargestellt, aber das erste HVMOS-Bauelement 106A oder das zweite HVMOS-Bauelement 106B können bei anderen Ausführungsformen weggelassen werden. Wie später dargelegt wird, kann der IC bei anderen Ausführungsformen ein oder mehrere weitere HVMOS-Bauelemente aufweisen. Bei diesen Ausführungsformen sind das eine oder die mehreren weiteren HVMOS-Bauelemente jeweils wie vorstehend beschrieben konfiguriert und sind jeweils entlang der Grenze des High-Side-Bereichs 108 angeordnet. Obwohl das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und die HVMOS-Bauelemente 106 als „Metall-Oxid-Halbleiter(MOS)“-Bauelemente bezeichnet werden, ist klar, dass das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und die HVMOS-Bauelemente 106 nicht auf „Metall“ und „Oxid“ beschränkt sind. Statt eines Metalls können andere leitfähige Materialien (z. B. dotiertes Polysilizium) verwendet werden, und statt eines Oxids können andere dielektrische Materialien verwendet werden.
  • In 1B ist ein oberes Layout 100B einiger anderer Ausführungsformen des IC von 1A gezeigt, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 (zusätzlich zu den Strukturelementen von 1A) weiterhin einen dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und eine zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 aufweist.
  • Der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 grenzt an den Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 an, sodass sich der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 zwischen dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 befindet. Der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 ist ein Halbleiterbereich mit der gleichen Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112, aber mit einer höheren Dotierungskonzentration als die gemeinsame Driftwanne 112. Die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 (die als Phantom gezeigt ist) grenzt an den dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 an, sodass sich der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 zwischen der zweiten Bootstrap-Gate-Elektrode 140 und dem Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 befindet. Außerdem befindet sich die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140, bei Betrachtung im Querschnitt (in 1B nicht sichtbar), über der Bootstrap-Body-Wanne 114. Die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Während des Betriebs des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 ist ein selektiv stromführender Kanal (nicht dargestellt) in der Bootstrap-Body-Wanne 114 in Abhängigkeit davon stromführend, ob eine Vorspannung, die an die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 angelegt ist, eine Schwellenspannung überschreitet. Wenn der selektiv stromführende Kanal nicht stromführend ist, wird der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 durch die Bootstrap-Body-Wanne 114 von dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 elektrisch getrennt. Wenn der selektiv stromführende Kanal stromführend ist, wird der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 durch die Bootstrap-Driftwanne 112 mit dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 elektrisch verbunden.
  • In 2 ist ein Blockschaltbild 200 einiger Ausführungsformen einer Bootstrap-Schaltung gezeigt, in der das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von 1A oder 1B Verwendung findet. Wie später dargelegt wird (siehe z. B. 11), kann die Bootstrap-Schaltung zum Beispiel Teil einer High-Side-Gate-Treiber-Schaltung sein. Der Rest der High-Side-Gate-Treiber-Schaltung wird jedoch vorerst weggelassen, um die Rolle des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 einfacher erklären zu können.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 wird von einem Steuerelement 202 gesteuert und ist von einem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 (z. B. LV_Vdd) zu einem High-Side-Versorgungsknoten 208 (z. B. HS_Vdd) mit einem Bootstrap-Kondensator 204 in Reihe geschaltet. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 kann zum Beispiel als ein Transistor 102t in Reihe mit einem Widerstand 102r konfiguriert sein, wobei der Widerstand 102r den Einschaltwiderstand des Transistors 102t darstellt. Das Steuerelement 202 kann zum Beispiel ein Microcontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine andere Steuerschaltung oder Steuerelement sein oder aufweisen. Der Bootstrap-Kondensator 204 speichert Energie, um Halbleiter-Bauelemente (nicht dargestellt) in dem High-Side-Bereich 108 von 1A oder 1B mit Strom zu versorgen.
  • Der Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 und der High-Side-Versorgungsknoten 208 führen Gleichstrom(DC)-Spannungen. Der Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 hat eine feste Spannung, die zum Beispiel etwa 1 bis 20 V, etwa 1 bis 10 V oder etwa 10 bis 20 V betragen kann. Der High-Side-Versorgungsknoten 208 ändert sich zwischen einer niedrigen Spannung, die kleiner als die des Niederspannungs-Versorgungsknotens 206 ist, einer floatenden Spannung und einer hohen Spannung, die größer als die des Niederspannungs-Versorgungsknotens 206 ist. Die niedrige Spannung kann zum Beispiel etwa null V oder Masse oder 10 bis 19 V betragen oder eine andere Spannung sein, die kleiner als die des Niederspannungs-Versorgungsknotens 206 ist. Die hohe Spannung kann zum Beispiel etwa 300 bis 1200 V, etwa 300 bis 750 V oder etwa 750 bis 1200 V betragen oder eine andere Spannung sein, die größer als die des Niederspannungs-Versorgungsknotens 206 ist. Die Spannung an dem Bootstrap-Kondensator 204 reicht von etwa 0 V bis etwa zu der Spannung an dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206, je nachdem, wieviel Energie von dem Bootstrap-Kondensator 204 gespeichert wird.
  • Während des Betriebs der Bootstrap-Schaltung schaltet das Steuerelement 202 das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 zwischen dem Sperr- und dem Nicht-Sperrzustand um, um den Bootstrap-Kondensator 204 zu laden. Während des Ladens des Bootstrap-Kondensators 204 ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 im Nicht-Sperrzustand, und der High-Side-Versorgungsknoten 208 ist auf dem niedrigen Spannungspegel (z. B. Masse). Nachdem der Bootstrap-Kondensator 204 geladen worden ist, ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 im Sperrzustand, und der High-Side-Versorgungsknoten 208 ist floatend oder auf dem hohen Spannungspegel (z. B. etwa 600 V). Bei einigen Ausführungsformen kann das Steuerelement 202 die Gate-Source-Spannung des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 so steuern, dass sich die Spannung an dem Bootstrap-Kondensator 204 ändert. Wenn zum Beispiel die Gate-Source-Spannung erhöht wird, nimmt der Einschaltwiderstand des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 (das durch den Widerstand 102r dargestellt ist) ab, sodass die Spannung an dem Bootstrap-Kondensator 204 steigt.
  • Bei Ausführungsformen, bei denen ein Source-Bereich des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 mit dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 elektrisch verbunden ist, hat das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 ein Source-Floating-Vermögen (SFC), sodass die Spannung an dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 überschritten wird. Wenn zum Beispiel die Spannung an dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 etwa 20 V beträgt, kann das SFC etwa 21 bis 35 V, etwa 35 bis 50 V, etwa 50 bis 100 V, mehr als etwa 20 V oder mehr als etwa 35 V betragen. Das SFC ist die Low-Side-Durchbruchspannung des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 (d. h., die maximale Spannung an dem Source-Bereich des Bootstrap-MOS-Bauelements 102). Da das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 verwendet wird, um den Bootstrap-Kondensator 204 zu laden, während der High-Side-Versorgungsknoten 208 auf einem niedrigeren Spannungspegel als der Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 ist, wäre das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 zum Laden des Bootstrap-Kondensators 204 ungeeignet, wenn das SFC nicht größer als die Spannung an dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 ist.
  • Statt des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 kann eine Diode verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Kathode der Diode mit dem Bootstrap-Kondensator 204 elektrisch verbunden werden, und eine Anode der Diode kann mit dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 elektrisch verbunden werden. Die Diode ist jedoch beim Umschalten zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand langsamer als das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, wodurch die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der Bootstrap-Kondensator 204 geladen werden kann. Somit führt das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 zu einem schnelleren Laden.
  • In 3 zeigt eine grafische Darstellung 300 einige Ausführungsformen von Stromkurven 302 für das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von 2 während des Ladens des Bootstrap-Kondensators 204 von 2. Jede der Stromkurven 302 entspricht einer anderen Gate-Source-Spannung (d. h. Vgs) und stellt den Source-Drain-Strom des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 als eine Funktion der Drain-Spannung dar. Da das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 mit dem Bootstrap-Kondensator 204 in Reihe geschaltet ist, ist der Source-Drain-Strom des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 gleich dem Ladestrom des Bootstrap-Kondensators 204.
  • Wie in 3 gezeigt ist, steigt durch Erhöhen der Gate-Source-Spannung die Drain-Spannung des Bootstrap-MOS-Bauelements 102. Da der Drain des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 mit dem Bootstrap-Kondensator 204 (siehe 2) elektrisch verbunden ist, ist die Drain-Spannung gleich oder ungefähr gleich der Ladespannung des Bootstrap-Kondensators 204.
  • In 4A ist eine Schnittansicht 400A einiger detaillierterer Ausführungsformen des IC von 1B gezeigt. Die Schnittansicht 400A kann zum Beispiel entlang der Linie A - A' von 1B erstellt werden. Wie gezeigt ist, befinden sich das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und das erste HVMOS-Bauelement 106A auf einem Halbleitersubstrat 402. Das Halbleitersubstrat 402 kann zum Beispiel ein massives Siliziumsubstrat, ein III-V-Substrat, ein Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-Substrat oder ein anderes Halbleitersubstrat sein.
  • In dem Halbleitersubstrat 402 befindet sich eine periphere Wanne 404 über einem Volumenhalbleiterbereich 402B des Halbleitersubstrats 402. Die periphere Wanne 404 weist ein Paar Segmente auf, zwischen die das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und das erste HVMOS-Bauelement 106A geschichtet sind. Außerdem weist die periphere Wanne 404 den Trennring 136 auf, der das erste HVMOS-Bauelement 106A von dem High-Side-Bereich 108, dem HVJT-Bauelement 104 und dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 trennt. Von oben betrachtet, verläuft der Trennring 136 seitlich entlang einer Grenze des ersten HVMOS-Bauelements 106A, um das erste HVMOS-Bauelement 106A vollständig zu umschließen. Es ist zu beachten, dass dies in der Schnittansicht 400A von 4A nicht sichtbar ist. Bei einigen Ausführungsformen hat die periphere Wanne 404 an dem Trennring 136 eine höhere Dotierungskonzentration als an dem Rest der peripheren Wanne 404. Außerdem hat bei einigen Ausführungsformen die periphere Wanne 404 die gleiche Dotierungsart wie der Volumenhalbleiterbereich 402B, aber eine andere Dotierungskonzentration als dieser.
  • Über der peripheren Wanne 404 befinden sich eine Trennstruktur 406 und ein peripherer Kontaktbereich 408. Der einfachen Erläuterung halber sind nur einige Segmente der Trennstruktur 406 mit 406 bezeichnet. Die Trennstruktur 406 weist ein dielektrisches Material (z. B. Siliziumoxid) auf und kann zum Beispiel eine STI-Struktur (STI: flache Grabenisolation), eine Feldoxid(FOX)-Struktur, eine LOCOS-Struktur (LOCOS: lokale Oxidation von Silizium) oder eine andere Trennstruktur sein oder aufweisen. Der periphere Kontaktbereich 408 befindet sich in dem Halbleitersubstrat 402 und ist bei einigen Ausführungsformen zu dem ersten HVMOS-Bauelement 106A benachbart. Außerdem hat der periphere Kontaktbereich 408 die gleiche Dotierungsart wie die periphere Wanne 404, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen ist der periphere Kontaktbereich 408 mit Masse und/oder einer Kathode einer Niederspannungsquelle elektrisch verbunden.
  • Die gemeinsame Driftwanne 112 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 sind in dem Halbleitersubstrat 402 über dem Volumenhalbleiterbereich 402B angeordnet. Außerdem ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 auf der gemeinsamen Driftwanne 112 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 angeordnet. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 ist ein LDMOS-Transistor oder ein anderes MOS-Bauelement. Die gemeinsame Driftwanne 112 befindet sich unter der Bootstrap-Body-Wanne 114 und umschließt diese seitlich, sodass die gemeinsame Driftwanne 112 die Bootstrap-Body-Wanne 114 (z. B. vollständig) von dem Volumenhalbleiterbereich 402B und der peripheren Wanne 404 beabstandet. Außerdem hat die gemeinsame Driftwanne 112 eine Dotierungsart, die der Dotierungsart der peripheren Wanne 404 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 entgegengesetzt ist. Die Bootstrap-Body-Wanne 114 hat die gleiche Dotierungsart wie die periphere Wanne 404 und, bei einigen Ausführungsformen, wie der Volumenhalbleiterbereich 402B. Bei einigen Ausführungsformen bedeckt die Trennstruktur 406 eine Grenze, entlang der die gemeinsame Driftwanne 112 die periphere Wanne 404 kontaktiert.
  • Der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 ist über der gemeinsamen Driftwanne 112, und zwar dichter an dem High-Side-Bereich 108 als der ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, angeordnet. Der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 befinden sich über der Bootstrap-Body-Wanne 114, sodass sich der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 zwischen dem Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 und dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 befindet. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 seitlich durch die Trennstruktur 406 getrennt. Der erste und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 sind seitlich durch die gemeinsame Driftwanne 112, die Bootstrap-Body-Wanne 114 und die Trennstruktur 406 getrennt. Der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 befinden sich in dem Halbleitersubstrat 402. Der erste und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 118 haben die gleiche Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 hat die gleiche Dotierungsart wie die Bootstrap-Body-Wanne 114, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 miteinander elektrisch verbunden. Außerdem ist bei einigen Ausführungsformen der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 mit Masse und/oder einer Kathode einer Niederspannungsquelle elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen befindet sich eine Bootstrap-Driftwanne 410 über der Bootstrap-Body-Wanne 114 und unter dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, um den ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 (z. B. vollständig) von der Bootstrap-Body-Wanne 114 zu beabstanden. Bei anderen Ausführungsformen wird die Bootstrap-Driftwanne 410 weggelassen. Die Bootstrap-Driftwanne 410 befindet sich in dem Halbleitersubstrat 402 und hat die gleiche Dotierungsart wie der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, aber eine niedrigere Dotierungskonzentration als dieser. Außerdem ist die Bootstrap-Driftwanne 410 (z. B. vollständig) durch die Bootstrap-Body-Wanne 114 von der gemeinsamen Driftwanne 112 beabstandet.
  • In der Bootstrap-Body-Wanne 114 befindet sich ein selektiv stromführender Bootstrap-Kanal 412. Der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 verläuft entlang einer Oberseite des Halbleitersubstrats 402 von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die Bootstrap-Driftwanne 410 vorhanden ist, verläuft der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu der Bootstrap-Driftwanne 410. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die Bootstrap-Driftwanne 410 fehlt, verläuft der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116. Die Trennstruktur 406 befindet sich über der gemeinsamen Driftwanne 112, zwischen dem selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 412 und dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118. Außerdem hat die Trennstruktur 406 eine Breite W an der gemeinsamen Driftwanne 112. Die Breite W kann zum Beispiel etwa 50 bis 200 µm, etwa 75 bis 125 µm oder etwa 100 µm betragen.
  • Die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 ist über dem selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 412 und der Trennstruktur 406 angeordnet. Außerdem verläuft die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 von einer Position über dem selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 412 zu einer Position über der Trennstruktur 406. Der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der Bootstrap-Gate-Elektrode 122 zu dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 größer als eine Schwellenspannung ist. Außerdem ist die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 durch eine dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 414 von dem selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 412 elektrisch getrennt. Die dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 414 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Hafniumoxid oder ein anderes dielektrisches Material sein oder aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen grenzt eine Bootstrap-Feldplatte 416 an den zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118. Die Bootstrap-Feldplatte 416 verläuft entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 und ist über der Trennstruktur 406 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist die Bootstrap-Feldplatte 416 mit dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 elektrisch verbunden. Die Bootstrap-Feldplatte 416 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Über der Bootstrap-Body-Wanne 114 ist ein dritter Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 angeordnet, sodass sich der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 zwischen dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 befindet. Bei einigen Ausführungsformen sind der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 seitlich durch die Trennstruktur 406 getrennt. Der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 ist in dem Halbleitersubstrat 402 angeordnet und hat die gleiche Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen sind der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 miteinander elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen sind der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 miteinander elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist eine zweite Bootstrap-Driftwanne 420 über der Bootstrap-Body-Wanne 114 und unter dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 angeordnet, um den dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 (z. B. vollständig) von der Bootstrap-Body-Wanne 114 zu beabstanden. Bei anderen Ausführungsformen wird die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 weggelassen. Die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 hat die gleiche Dotierungsart wie der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138, aber eine niedrigere Dotierungskonzentration als dieser. Außerdem ist die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 durch die Bootstrap-Body-Wanne 114 (z. B. vollständig) von der gemeinsamen Driftwanne 112 beabstandet.
  • In der Bootstrap-Body-Wanne 114 ist ein zweiter selektiv stromführender Bootstrap-Kanal 422 angeordnet. Der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 verläuft entlang einer Oberseite des Halbleitersubstrats 402, von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 vorhanden ist, verläuft der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu der zweiten Bootstrap-Driftwanne 420. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 fehlt, verläuft der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138.
  • Über dem zweiten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 422 und der Trennstruktur 406 ist eine zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 angeordnet. Die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 verläuft entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 von einer Position über dem zweiten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 422 zu einer Position über der Trennstruktur 406. Der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der zweiten Bootstrap-Gate-Elektrode 140 zu dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 größer als eine Schwellenspannung ist. Außerdem ist die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 durch eine zweite dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 426 von dem zweiten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 422 elektrisch getrennt. Die zweite dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 426 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Hafniumoxid oder ein anderes dielektrisches Material sein oder aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen ist die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 mit der Bootstrap-Gate-Elektrode 122 elektrisch verbunden. Die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Während des Betriebs des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 kann dieses zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand selektiv umgeschaltet werden. Zum Beispiel kann das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 in den Nicht-Sperrzustand geschaltet werden, um einen Bootstrap-Kondensator (nicht dargestellt) zu laden, während ein High-Side-Gate-Treiber (nicht dargestellt) an dem High-Side-Bereich 108 in einem Ausschaltzustand ist. Als ein weiteres Beispiel kann das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 in den Sperrzustand geschaltet werden, während der High-Side-Gate-Treiber in einem Einschaltzustand ist. Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 wird dadurch in den Nicht-Sperrzustand gebracht, dass die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 und die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 so vorgespannt werden, dass der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 und der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 stromführend sind. In diesen Fällen ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von dem ersten und dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 138 zu dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 stromführend. Außerdem wird das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dadurch in den Nicht-Sperrzustand gebracht, dass die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 und die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 so vorgespannt werden, dass der selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 412 und der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 nicht stromführend sind. In diesen Fällen ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von dem ersten und dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und 138 zu dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 nicht stromführend.
  • Wie bei 2 dargelegt worden ist, kann statt des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 alternativ eine Diode verwendet werden, um das Laden eines Bootstrap-Kondensators zu erleichtern. Bei der Diode erfolgt jedoch das Umschalten zwischen dem Sperrzustand und dem Nicht-Sperrzustand nur langsam, sodass die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der ein Bootstrap-Kondensator geladen werden kann. Bei dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 hingegen erfolgt das Umschalten zwischen dem Sperr- und dem Nicht-Sperrzustand schnell, sodass das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 ein schnelles Laden des Bootstrap-Kondensators ermöglicht. Außerdem kann dadurch, dass es zwei selektiv stromführende Kanäle hat, das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 eine größere Strommenge führen als bei nur einem selektiv stromführenden Kanal. Durch Führen einer größeren Strommenge kann der Bootstrap-Kondensator schneller geladen werden.
  • Während das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 im Sperrzustand ist, fungieren die gemeinsame Driftwanne 112 und, bei einigen Ausführungsformen, die erste und/oder die zweite Bootstrap-Driftwanne 410 und 420 als Widerstände, um das starke elektrische Feld, das mit hohen Spannungen assoziiert ist, zu absorbieren, sodass das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dem Betrieb bei hohen Spannungen standhalten kann. Bei einigen Ausführungsformen wird die gemeinsame Driftwanne 112 verbreitert, um den Abstand zwischen der Bootstrap-Body-Wanne 114 und dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 zu vergrößern, sodass der Widerstand steigt und somit auch die Spannungen steigen, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dem Betrieb standhalten kann. Bei diesen Ausführungsformen wird die Breite W der Trennstruktur 406 auf der gemeinsamen Driftwanne 112 mit der gemeinsamen Driftwanne 112 vergrößert. Bei einigen Ausführungsformen wird die Dotierungskonzentration der gemeinsamen Driftwanne 112 verringert, sodass der Widerstand steigt und somit auch die Spannungen steigen, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dem Betrieb standhalten kann. Ein Problem beim Verbreitern der gemeinsamen Driftwanne 112 und/oder beim Verringern der Dotierungskonzentration der gemeinsamen Driftwanne 112 besteht darin, dass der Widerstand des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 im Nicht-Sperrzustand hoch werden kann und die Energieeffizienz niedrig werden kann. Ein weiteres Problem beim Verbreitern der gemeinsamen Driftwanne 112 ist, dass die IC-Chipfläche, die von dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 eingenommen wird, groß werden kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die Bootstrap-Body-Wanne 114 einen Vorsprung 114P auf, der seitlich zu dem High-Side-Bereich 108 übersteht. Der Vorsprung 114P führt zu einem Stapel aus wechselnden n- und p-Halbleiterbereichen, die eine gemeinsame Feldstruktur 428 mit reduzierter Fläche (RESURF-Struktur 428) mit mehreren pn-Übergängen definieren. Wie später dargelegt wird, wird die RESURF-Struktur 428 von dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 gemeinsam genutzt. Die mehreren pn-Übergänge umfassen Folgendes: 1) einen ersten pn-Übergang an einer Grenze zwischen einer Unterseite des Vorsprungs 114P und der gemeinsamen Driftwanne 112; und 2) einen zweiten pn-Übergang an einer Grenze zwischen einer Oberseite des Vorsprungs 114P und der gemeinsamen Driftwanne 112. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren pn-Übergang weiterhin einen dritten pn-Übergang an einer Grenze zwischen dem Volumenhalbleiterbereich 402B und der gemeinsamen Driftwanne 112. Die gemeinsame RESURF-Struktur 428 verteilt das starke elektrische Feld, das mit hohen Spannungen assoziiert ist, sodass das maximale elektrische Feld im Sperrzustand schwach ist. Zum Beispiel kann das starke elektrische Feld vertikal an den mehreren pn-Übergängen und/oder seitlich von dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 zu der Bootstrap-Body-Wanne 114 verteilt werden. Dadurch kann das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 wiederum dem Betrieb bei hohen Spannungen standhalten. Außerdem ist die gemeinsame RESURF-Struktur 428 nicht von einem hohen Widerstand von dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 zu der Bootstrap-Body-Wanne 114 abhängig, sodass die IC-Chipfläche klein sein kann und der Widerstand des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 im Nicht-Sperrzustand niedrig sein kann.
  • Das HVJT-Bauelement 104 ist eine Diode oder weist diese auf. Ein pn-Übergang der Diode wird von der gemeinsamen Driftwanne 112 und der peripheren Wanne 404 definiert. Außerdem wird eine Kathode der Diode von dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 definiert, und eine Anode der Diode wird von einem Kontaktbereich (z. B. dem peripheren Kontaktbereich 408) auf der peripheren Wanne 404 definiert, oder umgekehrt. Die Diode kann auf Grund der gemeinsamen RESURF-Struktur 428 und dem großen Abstand zwischen der peripheren Wanne 404 und dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 dem Betrieb bei dem hohen Spannungspegel standhalten. Da das HVJT-Bauelement 104 teilweise von der gemeinsamen Driftwanne 112 definiert wird und die gemeinsame Driftwanne 112 von dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 gemeinsamen genutzt wird, überdecken das HVJT-Bauelement 104 und das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 einander.
  • Die HVMOS-Driftwanne 124 und die HVMOS-Body-Wanne 126 sind in dem Halbleitersubstrat 402 über dem Volumenhalbleiterbereich 402B angeordnet. Außerdem ist das erste HVMOS-Bauelement 106A auf der HVMOS-Driftwanne 124 und der HVMOS-Body-Wanne 126 angeordnet. Das erste HVMOS-Bauelement 106A ist ein LDMOS-Transistor oder ein anderes MOS-Bauelement. Die HVMOS-Driftwanne 124 befindet sich unter der HVMOS-Body-Wanne 126 und umschließt diese seitlich, sodass die HVMOS-Driftwanne 124 die HVMOS-Body-Wanne 126 (z. B. vollständig) von dem Volumenhalbleiterbereich 402B und der peripheren Wanne 404 beabstandet. Außerdem hat die HVMOS-Driftwanne 124 eine Dotierungsart, die der Dotierungsart der peripheren Wanne 404 und der HVMOS-Body-Wanne 126 entgegengesetzt ist. Die HVMOS-Body-Wanne 126 hat die gleiche Dotierungsart wie die periphere Wanne 404 und, bei einigen Ausführungsformen, wie der Volumenhalbleiterbereich 402B. Bei einigen Ausführungsformen bedeckt die Trennstruktur 406 eine Grenze, entlang der die HVMOS-Driftwanne 124 die periphere Wanne 404 kontaktiert.
  • Der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 ist über der HVMOS-Driftwanne 124, und zwar dichter an dem High-Side-Bereich 108 als der erste HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128, angeordnet. Der erste HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 befinden sich über der HVMOS-Body-Wanne 126, sodass sich der erste HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 zwischen dem HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 und dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 befindet. Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 sind seitlich durch die HVMOS-Driftwanne 124, die HVMOS-Body-Wanne 126 und die Trennstruktur 406 beabstandet. Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 und der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 befinden sich in dem Halbleitersubstrat 402. Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 haben die gleiche Dotierungsart wie die HVMOS-Driftwanne 124, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 hat die gleiche Dotierungsart wie die HVMOS-Body-Wanne 126, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 miteinander elektrisch verbunden.
  • In der HVMOS-Body-Wanne 126 ist ein selektiv stromführender HVMOS-Kanal 430 angeordnet. Der selektiv stromführende HVMOS-Kanal 430 verläuft entlang einer Oberseite des Halbleitersubstrats 402 von der HVMOS-Driftwanne 124 zu dem ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128. Die Trennstruktur 406 ist über der HVMOS-Driftwanne 124, zwischen dem selektiv stromführenden HVMOS-Kanal 430 und dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130, angeordnet. Außerdem hat bei einigen Ausführungsformen die Trennstruktur 406 die Breite W an der HVMOS-Driftwanne 124.
  • Die HVMOS-Gate-Elektrode 134 ist über dem selektiv stromführenden HVMOS-Kanal 430 und der Trennstruktur 406 angeordnet. Außerdem verläuft die HVMOS-Kanal 430 entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 von einer Position über dem selektiv stromführenden HVMOS-Kanal 430 zu einer Position über der Trennstruktur 406. Der selektiv stromführende HVMOS-Kanal 430 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der HVMOS-Gate-Elektrode 134 zu dem ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 größer als eine Schwellenspannung ist. Außerdem ist die HVMOS-Gate-Elektrode 134 durch eine dielektrische HVMOS-Gate-Schicht 432 von dem selektiv stromführenden HVMOS-Kanal 430 elektrisch getrennt. Die dielektrische HVMOS-Gate-Schicht 432 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Hafniumoxid oder ein anderes dielektrisches Material sein oder aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen grenzt eine HVMOS-Feldplatte 434 an den zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130. Die HVMOS-Feldplatte 434 verläuft entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 und ist über der Trennstruktur 406 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist die HVMOS-Feldplatte 434 mit dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 elektrisch verbunden. Die HVMOS-Feldplatte 434 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Während des Betriebs des ersten HVMOS-Bauelements 106A kann dieses zwischen einem Sperrzustand und einem Nicht-Sperrzustand selektiv umgeschaltet werden. Im Sperrzustand fungiert die HVMOS-Driftwanne 124 als Widerstand, um das starke elektrische Feld, das mit hohen Spannungen (z. B. Spannungen von etwa 300 bis 1200 V) assoziiert ist, zu absorbieren, sodass das erste HVMOS-Bauelement 106A dem Betrieb bei hohen Spannungen standhalten kann. Bei einigen Ausführungsformen wird die HVMOS-Driftwanne 124 verbreitert, um den Abstand zwischen der HVMOS-Body-Wanne 126 und dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 zu vergrößern, sodass der Widerstand steigt und somit auch die Spannungen steigen, bei denen das erste HVMOS-Bauelement 106A dem Betrieb standhalten kann. Bei diesen Ausführungsformen wird die Breite W der Trennstruktur 406 auf der HVMOS-Driftwanne 124 mit der HVMOS-Driftwanne 124 vergrößert. Bei einigen Ausführungsformen wird die Dotierungskonzentration der HVMOS-Driftwanne 124 verringert, sodass der Widerstand steigt und somit auch die Spannungen steigen, bei denen das erste HVMOS-Bauelement 106A dem Betrieb standhalten kann. Ein Problem beim Verbreitern der HVMOS-Driftwanne 124 und/oder beim Verringern der Dotierungskonzentration der HVMOS-Driftwanne 124 besteht darin, dass der Widerstand des ersten HVMOS-Bauelements 106A im Nicht-Sperrzustand hoch werden kann und die Energieeffizienz niedrig werden kann. Ein weiteres Problem beim Verbreitern der HVMOS-Driftwanne 124 ist, dass die IC-Chipfläche, die von dem ersten HVMOS-Bauelement 106A eingenommen wird, groß werden kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die HVMOS-Body-Wanne 126 einen Vorsprung 126P auf, der seitlich zu dem High-Side-Bereich 108 übersteht. Der Vorsprung 126P führt zu einem Stapel aus wechselnden n- und p-Halbleiterbereichen, die eine HVMOS-RESURF-Struktur 436 mit mehreren pn-Übergängen definieren. Die mehreren pn-Übergänge umfassen Folgendes: 1) einen ersten pn-Übergang an einer Grenze zwischen einer Unterseite des Vorsprungs 126P und der HVMOS-Driftwanne 124; und 2) einen zweiten pn-Übergang an einer Grenze zwischen einer Oberseite des Vorsprungs 126P und der HVMOS-Driftwanne 124. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die mehreren pn-Übergänge weiterhin einen dritten pn-Übergang an einer Grenze zwischen dem Volumenhalbleiterbereich 402B und der HVMOS-Driftwanne 124. Die HVMOS-RESURF-Struktur 436 verteilt das starke elektrische Feld, das mit hohen Spannungen assoziiert ist, seitlich und vertikal, sodass das maximale elektrische Feld im Sperrzustand schwach ist. Zum Beispiel wird das starke elektrische Feld vertikal an den mehreren pn-Übergängen und/oder seitlich von dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 zu der HVMOS-Body-Wanne 126 verteilt. Dadurch kann wiederum das erste HVMOS-Bauelement 106A dem Betrieb bei hohen Spannungen standhalten. Außerdem ist die HVMOS-RESURF-Struktur 436 nicht von einem hohen Widerstand von dem zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 zu der HVMOS-Body-Wanne 126 abhängig, sodass die IC-Chipfläche klein sein kann und der Widerstand des ersten HVMOS-Bauelements 106A im Nicht-Sperrzustand niedrig sein kann.
  • Eine High-Side-Wanne 438 ist über der gemeinsamen Driftwanne 112 an dem High-Side-Bereich 108 angeordnet, sodass die gemeinsame Driftwanne 112 die High-Side-Wanne 438 (z. B. vollständig) von dem Volumenhalbleiterbereich 402B, der peripheren Wanne 404 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 beabstandet. Außerdem ist ein High-Side-Kontaktbereich 440 über der High-Side-Wanne 438 angeordnet, sodass der High-Side-Kontaktbereich 440 durch die High-Side-Wanne 438 und/oder die Trennstruktur 406 von der gemeinsamen Driftwanne 112 beabstandet ist. Der High-Side-Kontaktbereich 440 weist ein Paar Segmente auf gegenüberliegenden Seiten der High-Side-Wanne 438 auf. Außerdem verläuft bei einigen Ausführungsformen der High-Side-Kontaktbereich 440, von oben betrachtet, seitlich entlang einer Grenze der High-Side-Wanne 438 in einem geschlossenen Weg, und/oder er hat eine Ringform. Es ist zu beachten, dass dies in der Schnittansicht 400A von 4A nicht sichtbar ist. Die High-Side-Wanne 438 und der High-Side-Kontaktbereich 440 sind in dem Halbleitersubstrat 402 angeordnet und haben eine Dotierungsart, die der Dotierungsart der gemeinsamen Driftwanne 112 entgegengesetzt ist. Außerdem hat der High-Side-Kontaktbereich 440 eine höhere Dotierungskonzentration als die High-Side-Wanne 438.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist eine Spiralstruktur 442 über der Trennstruktur 406 auf der gemeinsamen Driftwanne 112 und der HVMOS-Driftwanne 124 angeordnet. Die Spiralstruktur 442 verläuft, von oben betrachtet, seitlich und durchgehend als eine Spirale über der Trennstruktur 406. Es ist zu beachten, dass dies in der Schnittansicht 400A von 4A nicht sichtbar ist. Die Spiralstruktur 442 kann zum Beispiel als eine Feldplatte dienen, um die Trägerbeweglichkeit darunter zu beeinflussen (z. B. zu erhöhen oder zu verringern). Bei einigen Ausführungsformen ist ein erstes Ende der Spiralstruktur 442 mit dem peripheren Kontaktbereich 408 und/oder Masse elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist ein zweites Ende der Spiralstruktur 442, das dem ersten Ende gegenüberliegt, mit dem High-Side-Kontaktbereich 440 oder dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 elektrisch verbunden. Die Spiralstruktur 442 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen.
  • Leitfähige Drähte 444 und leitfähige Durchkontaktierungen 446 sind über dem Halbleitersubstrat 402 aufeinander geschichtet und definieren leitfähige Pfade. Der einfachen Erläuterung halber sind nur einige der leitfähigen Drähte 444 mit 444 bezeichnet, und nur einige der leitfähigen Durchkontaktierungen 446 sind mit 446 bezeichnet. Die leitfähigen Pfade stellen eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Kontaktbereichen (z. B. dem peripheren Kontaktbereich 408), den verschiedenen Feldplatten (z. B. der Bootstrap-Feldplatte 416), den verschiedenen Gate-Elektroden (z. B. der HVMOS-Gate-Elektrode 134), den verschiedenen Source-/Drain-Bereichen (z. B. dem ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116) und der Spiralstruktur 442 her. Zum Beispiel kann einer der leitfähigen Pfade den ersten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 mit dem HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 elektrisch verbinden. Die leitfähigen Drähte 444 und die leitfähigen Durchkontaktierungen 446 können zum Beispiel Kupfer, Aluminiumkupfer, Aluminium, Wolfram, ein anderes leitfähiges Material oder eine Kombination davon sein oder aufweisen.
  • 4A zeigt und beschreibt zwar das erste HVMOS-Bauelement 106A, aber es ist klar, dass das zweite HVMOS-Bauelement 106B von 1B dem ersten HVMOS-Bauelement 106A ähnlich sein kann, das in 4A dargestellt und beschrieben wird. Im Allgemeinen kann jedes hier beschriebene HVMOS-Bauelement zum Beispiel dem ersten HVMOS-Bauelement 106A ähnlich sein, das in 4A gezeigt und beschrieben wird.
  • In 4B ist eine weitere Schnittansicht 400B einiger Ausführungsformen des IC von 4A gezeigt. Die weitere Schnittansicht 400B kann zum Beispiel entlang der Linie B - B` von 1B erstellt werden. Wie gezeigt ist, ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von 4A auf gegenüberliegenden Seiten des High-Side-Bereichs 108 angeordnet, und das HVJT-Bauelement 104 von 4A ist ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des High-Side-Bereichs 108 angeordnet. Außerdem sind das erste HVMOS-Bauelement 106A von 4A und der Trennring 136 von 4A nicht sichtbar (d. h., sie befinden sich außerhalb der weiteren Schnittansicht 400B).
  • In 5A wird ein oberes Layout 500A einiger Ausführungsformen des IC der 4A und 4B bereitgestellt. Die Schnittansicht 400A von 4A kann zum Beispiel entlang der Linie A - A` von 5A erstellt werden, und die Schnittansicht 400B von 4B kann zum Beispiel entlang der Linie B - B` von 5A erstellt werden.
  • Wie in 5A gezeigt ist, sind der High-Side-Kontaktbereich 440 und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 ringförmig. Ringförmig kann hier die Form eines kreisförmigen Rings, die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs sein. Außerdem entsprechen der High-Side-Kontaktbereich 440 und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 den Trennringen 136 des ersten und des zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B. Bei einigen Ausführungsformen dienen der High-Side-Kontaktbereich 440 und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 als Schutzringe oder Aufnahmeringe. Bei einigen dieser Ausführungsformen ist der High-Side-Kontaktbereich 440 mit dem niedrigsten Spannungspegel in einer Schaltung verbunden, in der der IC verwendet wird, und der zweite Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 ist mit dem höchsten Spannungspegel in der Schaltung verbunden, um Bauelemente auf der High-Side-Wanne 438 (siehe die 4A und 4B) vor parasitärem Latch-up und Einschalten zu schützen.
  • Weiterhin ist in 5A gezeigt, dass die Spiralstruktur 442 durchgehend über der Trennstruktur 406 verläuft. Bei einigen Ausführungsformen ist ein erstes Ende der Spiralstruktur 442 mit dem peripheren Kontaktbereich 408 und/oder Masse elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist ein zweites Ende der Spiralstruktur 442, das dem ersten Ende gegenüberliegt, mit dem High-Side-Kontaktbereich 440 oder dem zweiten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 elektrisch verbunden.
  • Weiterhin ist in 5A gezeigt, dass das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 größtenteils ringförmig ist, außer Unterbrechungen an dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B. Und zwar haben die Bootstrap-Feldplatte 416, die Bootstrap-Gate-Elektrode 122, die Bootstrap-Driftwanne 410, der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120, die zweite Bootstrap-Driftwanne 410, der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 jeweils Unterbrechungen an dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B, aber sie sind ansonsten ringförmig. Wie vorstehend kann ringförmig die Form eines kreisförmigen Rings, die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs sein.
  • In 5B ist ein weiteres oberes Layout 500B einiger Ausführungsformen des IC der 4A und 4B gezeigt. 5B ist eine Variante von 5A, in der die Trennstruktur 406, die verschiedenen Gate-Elektroden (z. B. die HVMOS-Gate-Elektrode 134), die verschiedenen Feldplatten (z. B. der Bootstrap-Feldplatte 416) und die Spiralstruktur 442 entfernt worden sind, um die darunter befindliche Struktur zu zeigen. Wie gezeigt ist, ist die periphere Wanne 404 durch die HVMOS-Driftwannen 124 vollständig von den HVMOS-Body-Wannen 126 beabstandet. Ohne diesen Abstand hätten die HVMOS-Body-Wannen 126 etwa die gleiche Spannung wie die periphere Wanne 404, was für bestimmte Anwendungen des ersten und des zweiten HVMOS-Bauelements 106A und 106B unerwünscht sein kann. Außerdem umschließt die periphere Wanne 404 vollständig die gemeinsame Driftwanne 112 und die HVMOS-Driftwannen 124.
  • Die gemeinsame Driftwanne 112 ist ringförmig und entspricht den Trennringen 136 des ersten und des zweiten HVMOS-Bauelements 106A und 106B. Die gemeinsame Driftwanne 112 kann die Form eines kreisförmigen Rings haben, aber sie kann alternativ die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs haben. Weiterhin ist die gemeinsame Driftwanne 112 durch die Bootstrap-Body-Wanne 114 vollständig von der Bootstrap-Driftwanne 410 und der zweiten Bootstrap-Driftwanne 420 beabstandet. Ohne diesen Abstand hätten die Bootstrap-Driftwanne 410 und die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 etwa die gleiche Spannung wie die gemeinsame Driftwanne 112, was für bestimmte Anwendungen des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 unerwünscht sein kann.
  • Die Trennringe 136 erleichtern die elektrische Trennung zwischen den HVMOS-Driftwannen 124 und der gemeinsamen Driftwanne 112, um eine Integration des ersten und des zweiten HVMOS-Bauelements 106A und 106B mit dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 zu ermöglichen. Zum Beispiel definieren die Trennringe 136 Dioden mit der gemeinsamen Driftwanne 112 und den HVMOS-Driftwannen 124, und die Dioden ermöglichen eine elektrische Trennung. Durch die elektrische Trennung können das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B zwischen die gemeinsame Driftwanne 112 und die periphere Wanne 404 geschichtet werden, die das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und das HVJT-Bauelement 104 teilweise definieren. Zum Beispiel ist das HVJT-Bauelement 104 eine Diode oder es weist diese auf, und die gemeinsame Driftwanne 112 und die periphere Wanne 404 definieren einen pn-Übergang der Diode. Als ein weiteres Beispiel definiert die gemeinsame Driftwanne 112 teilweise eine RESURF-Struktur des Bootstrap-MOS-Bauelements 102.
  • Die Integration zwischen dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B, dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 führt zu einer kleinen IC-Chipfläche (z. B. einer um 25 bis 60 % kleineren IC-Chipfläche), einer hohen Zuverlässigkeit und vereinfachten Entwurfsiterationen. Zum Beispiel sind auf Grund der Integration das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B und das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dicht an dem HVJT-Bauelement 104. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen den Bauelementen vereinfacht, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird und die Kosten gesenkt werden. Als ein weiteres Beispiel nutzen auf Grund der Integration das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B, das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und das HVJT-Bauelement 104 eine gemeinsame IC-Chipfläche statt mehrerer einzelner IC-Chipflächen. Da Wannen (z. B. die gemeinsame Driftwanne 112) auf der gemeinsam IC-Chipfläche für mehrere Bauelemente (z. B. das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und das HVJT-Bauelement 104) verwendet werden können, ist die gemeinsame IC-Chipfläche kleiner als die Summe der einzelnen IC-Chipflächen.
  • Wie in 5A gezeigt ist, ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 größtenteils ringförmig, außer Unterbrechungen an dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B. Im Gegensatz dazu ist das HVJT-Bauelement 104 vollständig ringförmig. Und zwar ist, oder weist auf, das HVJT-Bauelement 104 eine Diode, die zumindest teilweise von einem pn-Übergang definiert wird, an dem die gemeinsame Driftwanne 112 die periphere Wanne 404 kontaktiert. Außerdem verläuft der pn-Übergang, an dem die gemeinsame Driftwanne 112 die periphere Wanne 404 kontaktiert, durchgehend in einem geschlossenen ringförmigen Weg um den High-Side-Bereich 108, sodass der High-Side-Bereich 108 vollständig umschlossen wird.
  • In 6A ist eine Schnittansicht 600A einiger weiterer Ausführungsformen des IC von 4A gezeigt, bei denen der IC (zusätzlich zu den Strukturelementen von 4A) weiterhin eine zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 in dem Halbleitersubstrat 402 aufweist. Die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 ist zu der Bootstrap-Body-Wanne 114 benachbart, sodass sich die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 zwischen der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 befindet. Außerdem ist die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 über der gemeinsamen Driftwanne 112 angeordnet, und sie ist seitlich von der gemeinsamen Driftwanne 112 umschlossen, sodass die gemeinsame Driftwanne 112 die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 (z. B. vollständig) von dem Volumenhalbleiterbereich 402B und der peripheren Wanne 404 beabstandet. Die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 hat eine Dotierungsart, die der der gemeinsamen Driftwanne 112 entgegengesetzt ist, und sie hat weiterhin die gleiche Dotierungsart wie die periphere Wanne 404 und die Bootstrap-Body-Wanne 114. Bei einigen Ausführungsformen hat die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 außerdem die gleiche Dotierungsart wie der Volumenhalbleiterbereich 402B.
  • Bei einigen Ausführungsformen beabstandet (z. B. vollständig) die gemeinsame Driftwanne 112 die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 von der Bootstrap-Body-Wanne 114. Bei diesen Ausführungsformen befindet sich ein zweiter Bootstrap-Body-Kontaktbereich (nicht dargestellt) über der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 in dem Halbleitersubstrat 402. Der zweite Bootstrap-Body-Kontaktbereich hat die gleiche Dotierungsart wie die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Bootstrap-Body-Kontaktbereich mit dem Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen sind die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 ein und dieselbe, sodass die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 zusammenhängend mit der Bootstrap-Body-Wanne 114 ist, und umgekehrt. Bei diesen Ausführungsformen verläuft ein Segment der Bootstrap-Body-Wanne 114 (nicht dargestellt) zu der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602.
  • Über der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 ist ein vierter Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 angeordnet, sodass sich die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 zwischen dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 und dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 befindet. Der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 ist in dem Halbleitersubstrat 402 angeordnet und hat die gleiche Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen sind der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604, der erste Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 und der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 miteinander elektrisch verbunden. Außerdem sind bei einigen Ausführungsformen der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 und der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 miteinander elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist eine dritte Bootstrap-Driftwanne 606 über der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 und unter dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 angeordnet, um den vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 (z. B. vollständig) von der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 zu beabstanden. Bei anderen Ausführungsformen wird die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 weggelassen. Die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 hat die gleiche Dotierungsart wie der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604, aber eine niedrigere Dotierungskonzentration als dieser. Außerdem ist die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 durch die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 (z. B. vollständig) von der gemeinsamen Driftwanne 112 beabstandet.
  • In der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 sind ein dritter selektiv stromführender Bootstrap-Kanal 608 und ein vierter selektiv stromführender Bootstrap-Kanal 610 angeordnet. Der dritte und der vierte selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 608 und 610 sind auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 angeordnet und verlaufen jeweils entlang einer Oberseite des Halbleitersubstrats 402, von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 vorhanden ist, verlaufen der dritte und der vierte selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 608 und 610 jeweils von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu der dritten Bootstrap-Driftwanne 606. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 fehlt, verlaufen der dritte und der vierte selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 608 und 610 jeweils von der gemeinsamen Driftwanne 112 zu dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604.
  • Im Gegensatz zu 4A überdeckt die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 nicht die Trennstruktur 406. Außerdem ist die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 sowohl über dem zweiten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 422 in der Bootstrap-Body-Wanne 114 als auch über dem dritten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 608 in der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 angeordnet. Der zweite selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 422 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der zweiten Bootstrap-Gate-Elektrode 140 zu dem dritten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 größer als eine Schwellenspannung ist, und der dritte selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 608 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der zweiten Bootstrap-Gate-Elektrode 140 zu dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 größer als eine Schwellenspannung ist. Bei einigen Ausführungsformen hat die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 ein rechteckiges Profil, ein quadratisches Profil oder ein anderes geeignetes Profil.
  • Eine dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 ist über dem vierten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 610 und der Trennstruktur 406 angeordnet. Außerdem verläuft die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 entlang einer Seitenwand der Trennstruktur 406 von einer Position über dem vierten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 610 zu einer Position über der Trennstruktur 406. Der vierte selektiv stromführende Bootstrap-Kanal 610 ist selektiv stromführend, je nachdem, ob eine Spannung von der dritten Bootstrap-Gate-Elektrode 612 zu dem vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604 größer als eine Schwellenspannung ist. Außerdem ist die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 durch eine dritte dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 614 von dem vierten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanal 610 elektrisch getrennt. Die dritte dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 614 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Hafniumoxid oder ein anderes dielektrisches Material sein oder aufweisen. Die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen sind die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612, die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 und die Bootstrap-Gate-Elektrode 122 elektrisch verbunden.
  • In 6B ist eine weitere Schnittansicht 600B einiger Ausführungsformen des IC von 6A gezeigt. Wie gezeigt ist, ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von 6A auf gegenüberliegenden Seiten des High-Side-Bereichs 108 angeordnet, und das HVJT-Bauelement 104 von 6A ist ebenfalls auf gegenüberliegenden Seiten des High-Side-Bereichs 108 angeordnet. Außerdem sind das erste HVMOS-Bauelement 106A von 6A und der Trennring 136 von 6A nicht sichtbar (d. h., sie befinden sich außerhalb der weiteren Schnittansicht 600B).
  • Durch die Verwendung von zwei zusätzlichen selektiv stromführenden Bootstrap-Kanälen (d. h., des dritten und des vierten selektiv stromführenden Bootstrap-Kanals 608 und 610) wird die Strommenge erhöht, bei der das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 dem Betrieb standhalten kann. Dadurch kann das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 zum Beispiel einen Bootstrap-Kondensator schneller laden. Außerdem dürfte klar sein, dass noch mehr selektiv stromführende Bootstrap-Kanäle zusätzlich in dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 verwendet werden können. Zum Beispiel können eine weitere Bootstrap-Body-Wanne, ein weiterer Bootstrap-Source-/Drain-Bereich, eine weitere Bootstrap-Gate-Elektrode und eine weitere Bootstrap-Body-Wanne zusätzlich in dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 der 6A und 6B verwendet werden, so wie die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602, der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604, die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 und die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 zusätzlich in dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 der 4A und $B verwendet worden sind. Dies kann gegebenenfalls wiederholt werden, um die gewünschte Anzahl von selektiv stromführenden Bootstrap-Kanälen zu erreichen.
  • In 7A ist ein oberes Layout 700A einiger Ausführungsformen des IC der 6A und 6B gezeigt. Die Schnittansicht 600A von 6A kann zum Beispiel entlang der Linie A - A` von 7A erstellt werden, und die Schnittansicht 600B von 6B kann zum Beispiel entlang der Linie B - B` von 7A erstellt werden. Wie gezeigt ist, ist 7A eine Variante von 5A, bei der der IC weiterhin den vierten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604, die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 und die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 aufweist. Der vierte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 604, die dritte Bootstrap-Driftwanne 606 und die dritte Bootstrap-Gate-Elektrode 612 haben jeweils Unterbrechungen an dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B, aber sie sind ansonsten ringförmig. Wie vorstehend kann ringförmig die Form eines kreisförmigen Rings, die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs sein.
  • In 7B ist ein weiteres oberes Layout 700B einiger Ausführungsformen des IC der 6A und 6B gezeigt. 7B ist eine Variante von 7A, bei der die Trennstruktur 406, die verschiedenen Gate-Elektroden (z. B. die HVMOS-Gate-Elektrode 134), die verschiedenen Feldplatten (z. B. der Bootstrap-Feldplatte 416) und die Spiralstruktur 442 entfernt worden sind, um die darunter befindliche Struktur zu zeigen. Wie gezeigt ist, ist die dritte Bootstrap-Driftwanne 410 durch die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 vollständig von der gemeinsamen Driftwanne 112 beabstandet. Ohne diesen Abstand hätte die dritte Bootstrap-Driftwanne 410 etwa die gleiche Spannung wie die gemeinsame Driftwanne 112, was für bestimmte Anwendungen des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 unerwünscht sein kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 ein und dieselbe, sodass die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 zusammenhängend mit der Bootstrap-Body-Wanne 114 ist, und umgekehrt. Bei diesen Ausführungsformen verbinden Halbleiterbrücken 702 die Bootstrap-Body-Wanne 114 und die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602 miteinander. Die Halbleiterbrücken 702 sind in dem Halbleitersubstrat 402 der 6A und 6B angeordnet und haben die gleiche Dotierungsart wie die Bootstrap-Body-Wanne 114 und die zweite Bootstrap-Body-Wanne 602. Der einfachen Erläuterung halber sind nur einige der Halbleiterbrücken 702 mit 702 bezeichnet. Obwohl es nicht dargestellt ist, können die Halbleiterbrücken 702 zum Beispiel in einer ringförmigen Struktur verteilt werden, die die High-Side-Wanne 438 umschließt. Obwohl es nicht dargestellt ist, können die Halbleiterbrücken 702 außerdem in der gemeinsamen Driftwanne 112 vergraben werden, sodass die Halbleiterbrücken 702 in dem oberen Layout 700B von 7B nicht sichtbar wären, und der Raum, der gegenwärtig von den Halbleiterbrücken 702 eingenommen wird, würde von der gemeinsamen Driftwanne 112 belegt werden.
  • Bei alternativen Ausführungsformen beabstandet die gemeinsame Driftwanne 112 vollständig die zweite Bootstrap-Driftwanne 606 von der Bootstrap-Body-Wanne 114. Bei diesen Ausführungsformen ist ein zweiter Bootstrap-Body-Kontaktbereich (nicht dargestellt) über der zweiten Bootstrap-Body-Wanne 602 in dem Halbleitersubstrat 402 angeordnet. Außerdem wird bei diesen Ausführungsformen der Raum, der gegenwärtig von den Halbleiterbrücken 702 eingenommen wird, von der gemeinsamen Driftwanne 112 belegt.
  • In den 8A und 8B sind obere Layouts 800A und 800B verschiedener Ausführungsformen des IC von 1A gezeigt, bei denen die Geometrie eines High-Side-Bereichs 108 in der x-Dimension und/oder der y-Dimension skaliert wird, um die Größe des High-Side-Bereichs 108 zu ändern. Zum Beispiel kann die Geometrie des High-Side-Bereichs 108 so skaliert werden, dass mehr oder weniger Bauelemente untergebracht werden können. Da die Trennringe 136 eine effiziente Integration zwischen dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102, dem HVJT-Bauelement 104 und den HVMOS-Bauelementen 106 ermöglichen, kann die Geometrie des High-Side-Bereichs 108 ohne komplexe Entwurfskorrekturen bequem skaliert werden.
  • In den 9A bis 9D sind obere Layouts 900A bis 900D verschiedener Ausführungsformen des IC von 1A gezeigt, bei denen die Geometrien der HVMOS-Bauelemente 106 entsprechend den Anforderungen an die Spannungs- und Strombelastbarkeit geändert werden.
  • Wie in den 9A und 9B gezeigt ist, haben die HVMOS-Bauelemente 106 von 9A eine erste Breite W1, während die HVMOS-Bauelemente 106 von 9B eine zweite Breite W2 haben, die kleiner als die erste Breite W1 ist. Durch Vergrößern der Breite der HVMOS-Bauelemente 106 nimmt eine Breite des ersten und des zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereichs 128 und 130 zu, sodass die selektiv stromführenden Kanäle der HVMOS-Bauelemente 106 und die HVMOS-Driftwannen 124 verbreitert werden. Dadurch wird der Source-Drain-Strom erhöht, bei dem die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb standhalten können. Durch Verringern der Breite der HVMOS-Bauelemente 106 nimmt die Breite des ersten und des zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereichs 128 und 130 ab, sodass die selektiv stromführenden Kanäle der HVMOS-Bauelemente 106 und die HVMOS-Driftwannen 124 verschmälert werden. Dadurch nimmt der Source-Drain-Strom ab, bei dem die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb standhalten können. Da die erste Breite W1 größer als die zweite Breite W2 ist, können die HVMOS-Bauelemente 106 von 9A einem Betrieb bei einem höheren Source-Drain-Strom als die HVMOS-Bauelemente 106 von 9B standhalten.
  • Wie in 9C gezeigt ist, haben das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B eine dritte Breite W3 bzw. eine vierte Breite W4, wobei die vierte Breite W4 kleiner als die dritte Breite W3 ist. Daher kann das erste HVMOS-Bauelement 106A von 9C einem Betrieb bei einem höheren Source-Drain-Strom als das zweite HVMOS-Bauelement 106B von 9C standhalten.
  • Wie in den 9A bis 9D gezeigt ist, definieren das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 gemeinsam eine ringförmige Struktur. In den 9A bis 9C hat die ringförmige Struktur eine erste Dicke T1. In 9D hat die ringförmige Struktur eine zweite Dicke T2, die größer als die erste Dicke T1 ist. Durch Vergrößern der Dicke der ringförmigen Struktur werden die HVMOS-Driftwannen 124 und die gemeinsame Driftwanne 112 verlängert, wodurch die Spannungen erhöht werden, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb standhalten können. Durch Verringern der Dicke der ringförmigen Struktur werden die HVMOS-Driftwannen 124 und die gemeinsame Driftwanne 112 verkürzt, wodurch die Spannungen verringert werden, bei denen das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 dem Betrieb standhalten können. Da die erste Dicke T1 kleiner als die zweite Dicke T2 ist, können das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von 9D, das HVJT-Bauelement 104 von 9D und die HVMOS-Bauelemente 106 von 9D dem Betrieb bei höheren Spannungen standhalten als das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 der 9A bis 9C, das HVJT-Bauelement 104 der 9A bis 9C bzw. die HVMOS-Bauelemente 106 der 9A bis 9C.
  • In den 10A und 10B sind obere Layouts 1000A und 1000B verschiedener Ausführungsformen des IC von 1A gezeigt, bei denen mehr als zwei HVMOS-Bauelemente mit dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 integriert sind. Wie in 10A gezeigt ist, weisen die HVMOS-Bauelemente 106 das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B und weiterhin ein drittes HVMOS-Bauelement 106C auf. Wie in 10B gezeigt ist, weisen die HVMOS-Bauelemente 106 das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B und weiterhin das dritte HVMOS-Bauelement 106C und ein viertes HVMOS-Bauelement 106D auf. Die HVMOS-Bauelemente 106 können jeweils so konfiguriert sein, wie es unter Bezugnahme auf 1A beschrieben worden ist.
  • Da die Trennringe 136 eine effiziente Integration zwischen dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102, dem HVJT-Bauelement 104 und den HVMOS-Bauelementen 106 ermöglichen, kann die Anzahl der HVMOS-Bauelemente, die mit dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 integriert sind, ohne komplexe Entwurfskorrekturen geändert werden. Da das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und die HVMOS-Bauelemente 106 miteinander integriert sind, kann die Anzahl der HVMOS-Bauelemente, die mit dem Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und dem HVJT-Bauelement 104 integriert sind, ohne Vergrößerung der IC-Chipfläche erhöht werden.
  • Die 8A, 8B, 9A bis 9D, 10A und 10B zeigen Abwandlungen des IC von 1A, aber es ist klar, dass die Abwandlungen auch für den IC einer der 1B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B verwendet werden können.
  • In 11 ist ein Blockschaltbild 1100 einiger Ausführungsformen einer Gate-Treiber-Schaltung gezeigt, bei denen der IC einer der 1A, 1B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B, 7A und 7B Verwendung findet. Wie gezeigt ist, weist ein Pegelumsetzer 1102 das erste HVMOS-Bauelement 106A und das zweite HVMOS-Bauelement 106B sowie einen ersten Widerstand 1104A und einen zweiten Widerstand 1104B auf. Bei einigen Ausführungsformen sind das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B n-Kanal-LDMOS-Transistoren. Das erste HVMOS-Bauelement 106A und der erste Widerstand 1104A sind von einem High-Side-Versorgungsknoten 208 (z. B. HS_Vdd) zu einem Niederspannungs-Rückknoten 1106 (z. B. LV_Vss) elektrisch in Reihe geschaltet, sodass das erste HVMOS-Bauelement 106A durch den ersten Widerstand 1104A von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 beabstandet wird. In ähnlicher Weise sind das zweite HVMOS-Bauelement 106B und der zweite Widerstand 1104B von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 zu dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch in Reihe geschaltet, sodass das zweite HVMOS-Bauelement 106B durch den zweiten Widerstand 1104B von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 beabstandet wird. Bei einigen Ausführungsformen ist der Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch mit Masse 1108 verbunden.
  • Ein Flanken-Impulsgenerator 1110 wird von einer Niederspannungsquelle 1112 mit Energie versorgt und steuert Gates des ersten und des zweiten HVMOS-Bauelements 106A und 106B auf Grund eines High-Side-Eingangssignals 1114. Das High-Side-Eingangssignal 1114 ist ein binäres Signal, das sich zwischen 0 V und einer Spannung der Niederspannungsquelle 1112 ändert. Die Niederspannungsquelle 1112 hat eine Anode, die mit einem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 (z. B. LV_Vdd) elektrisch verbunden ist, und eine Kathode, die mit dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch verbunden ist. Die Niederspannungsquelle 1112 kann zum Beispiel eine Gleichstrom(DC)-Spannungsquelle sein, und/oder sie kann zum Beispiel eine niedrige Spannung von etwa 1 bis 20 V, etwa 1 bis 10 V, etwa 10 bis 20 V oder von weniger als etwa 20 V bereitstellen. Der Flanken-Impulsgenerator 1110 detektiert ansteigende Flanken des High-Side-Eingangssignals 1114 sowie abfallende Flanken des High-Side-Eingangssignals 1114. Außerdem erzeugt der Flanken-Impulsgenerator 1110 ein Ansteigende-Flanke-Signal 1116A und ein Abfallende-Flanke-Signal 1116B. Das Ansteigende-Flanke-Signal 1116A hat einen Impuls an jeder der detektierten ansteigenden Flanken und steuert das erste HVMOS-Bauelement 106A. Das Abfallende-Flanke-Signal 1116B hat einen Impuls an jeder der detektierten abfallenden Flanken und steuert das zweite HVMOS-Bauelement 106B.
  • Ein Setz-Rücksetz(S-R)-Latch 1118 wird mit einem Einstellsignal 1120A an einem gemeinsamen Knoten des ersten HVMOS-Bauelements 106A und des ersten Widerstands 1104A eingestellt. Außerdem wird der S-R-Latch 1118 mit einem Rücksetzsignal 1120B an einem gemeinsamen Knoten des zweiten HVMOS-Bauelements 106B und des zweiten Widerstands 1104B rückgesetzt. Bei einigen Ausführungsformen gehen das Setz- und das Rücksetzsignal 1120A und 1120B durch ein Rauschfilter (nicht dargestellt), bevor sie zu dem S-R-Latch 1118 weitergehen. Ein inverser Ausgang (z. B. Q) des S-R-Latchs 1118 steuert einen High-Side-Gate-Treiber 1122 so, dass er selektiv zwischen einem Einschaltzustand und einem Ausschaltzustand umgeschaltet wird. Zum Beispiel kann der High-Side-Gate-Treiber 1122 in einem Einschaltzustand sein, wenn der inverse Ausgang des S-R-Latchs 1118 eine binäre „o“ anzeigt, und er kann in einem Ausschaltzustand sein, wenn der inverse Ausgang des S-R-Latchs 1118 eine binäre „1“ anzeigt. Bei einigen Ausführungsformen ist der High-Side-Gate-Treiber 1122 ein CMOS-Inverter (CMOS: komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter), oder er weist diesen auf. Bei einigen Ausführungsformen weist der High-Side-Gate-Treiber 1122 einen p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor (MOSFET) 1124P und einen n-Kanal-MOSFET 1124N auf, die von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 zu einem High-Side-Rückknoten 1126 (z. B. HS_VSS) in Reihe geschaltet sind, sodass der p-Kanal-MOSFET 1124P den n-Kanal-MOSFET 1124N von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 trennt.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102, das HVJT-Bauelement 104 und das erste und das zweite HVMOS-Bauelement 106A und 106B definieren gemeinsam eine ringförmige Struktur, die seitlich entlang einer Grenze eines High-Side-Bereichs 108 eines IC-Dies 1128 so verläuft, dass sie den High-Side-Bereich 108 umschließt. Bei einigen Ausführungsformen ist die ringförmige Struktur ein quadratischer Ring, ein rechteckiger Ring, ein dreieckiger Ring, ein kreisförmiger Ring oder sie hat die Form eines anderen geschlossenen Wegs. Außerdem wird die ringförmige Struktur von einem Niederspannungsbereich 110 des IC-Dies 1128 umschlossen. Der High-Side-Bereich 108 nimmt den S-R-Latch 1118, den High-Side-Gate-Treiber 1122, den ersten Widerstand 1104A und den zweiten Widerstand 1104B auf, während der Niederspannungsbereich 110 den Flanken-Impulsgenerator 1110 aufnimmt.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 und das HVJT-Bauelement 104 überdecken einander, und das HVJT-Bauelement 104 ist ringförmig. Außerdem ist das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 größtenteils ringförmig, außer Unterbrechungen an dem ersten und dem zweiten HVMOS-Bauelement 106A und 106B. Wegen der Komplexität des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 und des HVJT-Bauelements 104 werden diese Bauelemente gemeinsam durch einen ringförmigen Kasten dargestellt, der einen Transistor 1130 und eine Diode 1132 hat, die die Funktionalität des Bootstrap-MOS-Bauelements 102 bzw. des HVJT-Bauelements 104 darstellen. Der Transistor 1130 kann zum Beispiel ein n-Kanal-MOSFET sein, der von einem Steuerelement 202 gesteuert wird, und er kann zum Beispiel eine Source und einen Drain haben, die mit dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 bzw. dem High-Side-Versorgungsknoten 208 elektrisch verbunden sind. Die Diode 1132 kann zum Beispiel eine Kathode, die mit dem High-Side-Versorgungsknoten 208 elektrisch verbunden ist, und eine Anode haben, die mit dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch verbunden ist.
  • Ein Bootstrap-Kondensator 204 ist von dem High-Side-Versorgungsknoten 208 mit dem High-Side-Rückknoten 1126 elektrisch verbunden. Der Bootstrap-Kondensator 204 wird von der Niederspannungsquelle 1112 über das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 geladen, während der High-Side-Gate-Treiber 1122 im Ausschaltzustand ist. Außerdem versorgt der Bootstrap-Kondensator 204 Bauelemente (z. B. den S-R-Latch 1118) in dem High-Side-Bereich 108 mit Energie, um den High-Side-Gate-Treiber 1122 in den Einschaltzustand zu bringen. Eine Hochspannungsquelle 1136 ist mit dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch verbunden und ist durch einen ersten Leistungs-MOSFET 1140 selektiv mit dem High-Side-Rückknoten 1126 elektrisch verbunden. Es ist zu beachten, dass statt des ersten Leistungs-MOSFET 1140 alternativ ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein anderes Schaltelement verwendet werden kann. Die Hochspannungsquelle 1136 kann zum Beispiel eine DC-Spannungsquelle sein, und/oder sie kann zum Beispiel eine hohe Spannung von etwa 300 bis 1200 V, etwa 300 bis 750 V, etwa 750 bis 1200 V, etwa 550 bis 650 V oder von mehr als etwa 300 V bereitstellen. Der erste Leistungs-MOSFET 1140 wird von einem Ausgangssignal des High-Side-Gate-Treibers 1122 gesteuert und kann zum Beispiel ein n-Kanal-MOSFET sein. Das Ausgangssignal des High-Side-Gate-Treibers 1122 kann zum Beispiel an einem Knoten ausgegeben werden, der von dem p-Kanal-MOSFET 1124P und dem n-Kanal-MOSFET 1124N gemeinsam genutzt wird.
  • Das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 begrenzt den Stromfluss zwischen dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 und dem High-Side-Versorgungsknoten 208. Während der High-Side-Versorgungsknoten 208 auf einem niedrigeren Spannungspegel als der Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 ist, wird das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von dem Steuerelement 202 in einen Nicht-Sperrzustand gebracht, damit Strom von dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 zu dem High-Side-Versorgungsknoten 208 fließen kann. Das kann geschehen, während der High-Side-Gate-Treiber 1122 im Ausschaltzustand ist, und dadurch kann der Bootstrap-Kondensator 204 geladen werden. Während der High-Side-Versorgungsknoten 208 auf einem höheren Spannungspegel als der Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 ist, wird das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 von dem Steuerelement 202 in einen Sperrzustand gebracht, um zu vermeiden, dass Strom zwischen dem Niederspannungs-Versorgungsknoten 206 und dem High-Side-Versorgungsknoten 208 fließt. Dadurch wird verhindert, dass Bauelemente in dem Niederspannungsbereich 110 und/oder an der Niederspannungsquelle 1112 durch hohe Spannungen an dem High-Side-Versorgungsknoten 208 beschädigt werden, und das kann geschehen, während der High-Side-Gate-Treiber 1122 im Einschaltzustand ist.
  • Während des Betriebs der Gate-Treiber-Schaltung kann der erste Leistungs-MOSFET 1140 durch Ändern des High-Side-Eingangssignals 1114 von einer binären „1“ zu einer binären „0“ deaktiviert werden, sodass der S-R-Latch 1118 rückgesetzt wird. Der S-R-Latch 1118 gibt dann eine binäre „1“ an dem inversen Ausgang aus, sodass der High-Side-Gate-Treiber 1122 in den Ausschaltzustand gebracht wird. Zum Beispiel kann der p-Kanal-MOSFET 1124P deaktiviert werden, und der n-Kanal-MOSFET 1124N kann aktiviert werden, sodass das Gate des ersten Leistungs-MOSFET 1140 mit dessen Source elektrisch verbunden wird. Durch diese elektrische Verbindung wird wiederum der erste Leistungs-MOSFET 1140 deaktiviert. Außerdem wird der High-Side-Rückknoten 1126 mit dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch verbunden, und das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 wird in den Nicht-Sperrzustand gebracht. Bei einigen Ausführungsformen wird diese elektrische Verbindung von einem zweiten Leistungs-MOSFET 1142 hergestellt. Es ist zu beachten, dass statt des zweiten Leistungs-MOSFET 1142 alternativ ein IGBT oder ein anderes Schaltelement verwendet werden kann. Der zweite Leistungs-MOSFET 1142 wird von einem Low-Side-Eingangssignal 1144 gesteuert, das zum Beispiel von einer Low-Side-Gate-Treiber-Schaltung erzeugt werden kann. Da der Bootstrap-Kondensator 204 größtenteils entladen worden ist, der High-Side-Rückknoten 1126 mit dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch verbunden ist und das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 im Nicht-Sperrzustand ist, wird der Bootstrap-Kondensator 204 von der Niederspannungsquelle 1112 geladen.
  • Um den ersten Leistungs-MOSFET 1140 zu aktivieren, wird das Bootstrap-MOS-Bauelement 102 in den Sperrzustand gebracht und der High-Side-Rückknoten 1126 wird von dem Niederspannungs-Rückknoten 1106 elektrisch getrennt, sodass der High-Side-Rückknoten 1126 floatend ist. Bei einigen Ausführungsformen wird diese elektrische Trennung von dem zweiten Leistungs-MOSFET 1142 durchgeführt. Das High-Side-Eingangssignal 1114 wird dann von einer binären „o" in eine binäre „1“ geändert. Durch diese Änderung wird der S-R-Latch 1118 so eingestellt, dass der inverse Ausgang des S-R-Latchs 1118 auf einer binären „o" ist. Der inverse Ausgang bringt den High-Side-Gate-Treiber 1122 in den Einschaltzustand. Zum Beispiel kann der inverse Ausgang den p-Kanal-MOSFET 1124P aktivieren und den n-Kanal-MOSFET 1124N deaktivieren, sodass der Bootstrap-Kondensator 204 von dem Gate des ersten Leistungs-MOSFET 1140 mit dessen Source elektrisch verbunden wird. Durch Ladung, die in dem Bootstrap-Kondensator 204 gespeichert ist, wird dann der erste Leistungs-MOSFET 1140 aktiviert, sodass die Hochspannungsquelle 1136 mit dem High-Side-Rückknoten 1126 elektrisch verbunden wird. Dadurch wird eine Spannung an dem High-Side-Versorgungsknoten 208 in eine Spannung der Hochspannungsquelle 1136 plus die Spannung an dem Bootstrap-Kondensator 204 geändert.
  • Die 12 bis 18 zeigen eine Reihe von Schnittansichten 1200 bis 1800 einiger Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines IC, in dem ein Bootstrap-MOS-Bauelement mit einem HVJT-Bauelement und einem HVMOS-Bauelement integriert ist. Das Verfahren wird für den IC der 4A, 4B, 5A und 5B erläutert, aber es kann auch für den IC einer der 1A, 1B, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A bis 9D, 10A und 10B verwendet werden. Die Schnittansichten 1200 bis 1600 können zum Beispiel entlang der Linie A - A` der 5A und 5B erstellt werden.
  • Wie in der Schnittansicht 1200 von 12 gezeigt ist, wird eine Reihe von Dotierungsprozessen durchgeführt, um eine High-Side-Wanne 438, eine periphere Wanne 404, eine gemeinsame Driftwanne 112, eine Bootstrap-Body-Wanne 114, eine HVMOS-Driftwanne 124 und eine HVMOS-Body-Wanne 126 in einem Halbleitersubstrat 402 herzustellen. Das Halbleitersubstrat 402 kann zum Beispiel ein massives Siliziumsubstrat, ein III-V-Substrat, ein SOI-Substrat oder ein anderes Halbleitersubstrat sein.
  • Die periphere Wanne 404 ist über einem Volumenhalbleiterbereich 402B des Halbleitersubstrats 402 angeordnet. Die periphere Wanne 404 weist ein Paar Segmente auf, zwischen denen sich die High-Side-Wanne 438, die gemeinsame Driftwanne 112, die Bootstrap-Body-Wanne 114, die HVMOS-Driftwanne 124 und die HVMOS-Body-Wanne 126 befinden. Außerdem weist die periphere Wanne 404 einen Trennring 136 auf. Der Trennring 136 ermöglicht eine elektrische und physische Trennung zwischen der gemeinsamen Driftwanne 112 und der HVMOS-Driftwanne 124. Von oben betrachtet, kann der Trennring 136 die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings, die Form eines kreisförmigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs haben. Bei einigen Ausführungsformen haben die periphere Wanne 404 und der Volumenhalbleiterbereich 402B die gleiche Dotierungsart, wie zum Beispiel eine p-Dotierung. Die verschiedenen Segmente der peripheren Wanne 404 können zum Beispiel außerhalb der Schnittansicht 1200 von 12 verbunden werden. Siehe zum Beispiel 5B.
  • Die gemeinsame Driftwanne 112 ist unter der High-Side-Wanne 438 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 angeordnet und umschließt diese seitlich, sodass die High-Side-Wanne 438 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 vollständig voneinander, von der peripheren Wanne 404 und von dem Volumenhalbleiterbereich 402B beabstandet sind. Die gemeinsame Driftwanne 112 und die periphere Wanne 404 haben entgegengesetzte Dotierungsarten und definieren zumindest teilweise das HVJT-Bauelement, das gerade hergestellt wird. Und zwar ist das HVJT-Bauelement, das gerade hergestellt wird, eine Diode, oder es weist diese auf, und die gemeinsame Driftwanne 112 und die periphere Wanne 404 definieren einen pn-Übergang der Diode. Bei einigen Ausführungsformen hat die gemeinsame Driftwanne 112 außerdem eine Dotierungsart, die der der High-Side-Wanne 438 und der Bootstrap-Body-Wanne 114 entgegengesetzt ist, und/oder sie hat die gleiche Dotierungsart wie die HVMOS-Driftwanne 124. Die gemeinsame Driftwanne 112 und die Bootstrap-Body-Wanne 114 stützen außerdem ein Bootstrap-MOS-Bauelement ab, das gerade hergestellt wird.
  • Die Bootstrap-Body-Wanne 114 weist einen Vorsprung 114P auf, der seitlich in die gemeinsame Driftwanne 112, zu der High-Side-Wanne 438, übersteht. Der Vorsprung 114P führt zu einem Stapel aus wechselnden n- und p-Bereichen, die eine gemeinsame RESURF-Struktur 428 definieren. Die gemeinsame RESURF-Struktur 428 wird von dem HVJT-Bauelement und dem HVJT-Bauelement gemeinsam genutzt. Durch die gemeinsame RESURF-Struktur 428 können das HVJT-Bauelement und das Bootstrap-MOS-Bauelement dem Betrieb bei hohen Spannungen dadurch standhalten, dass starke elektrische Felder, die mit den hohen Spannungen assoziiert sind, seitlich und vertikal verteilt werden, sodass das maximale elektrische Feld klein ist.
  • Die HVMOS-Driftwanne 124 ist unter der HVMOS-Body-Wanne 126 angeordnet und umschließt diese seitlich, sodass die HVMOS-Body-Wanne 126 vollständig von der peripheren Wanne 404 und dem Volumenhalbleiterbereich 402B beabstandet ist. Die HVMOS-Driftwanne 124 hat eine Dotierungsart, die der der peripheren Wanne 404 und der HVMOS-Body-Wanne 126 entgegengesetzt ist. Die HVMOS-Driftwanne 124 und die HVMOS-Body-Wanne 126 stützen das HVMOS-Bauelement ab, das gerade hergestellt wird. Die HVMOS-Body-Wanne 126 weist einen Vorsprung 126P auf, der seitlich in die HVMOS-Driftwanne 124, zu der High-Side-Wanne 438, übersteht. Der Vorsprung 126P führt zu einem Stapel aus wechselnden n- und p-Bereichen, die eine HVMOS-RESURF-Struktur 436 definieren. Ähnlich wie bei der gemeinsamen RESURF-Struktur 428 kann durch die HVMOS-RESURF-Struktur 436 das HVMOS-Bauelement 106A dem Betrieb bei hohen Spannungen dadurch standhalten, dass starke elektrische Felder, die mit den hohen Spannungen assoziiert sind, seitlich und vertikal verteilt werden, sodass das maximale elektrische Feld klein ist.
  • Die Dotierungsprozesse von 12 können zum Beispiel durch Ionenimplantation und/oder mit anderen Dotierungsverfahren durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Dotierungsprozesse n-Dotierungsprozesse und p-Dotierungsprozesse. Die n-Dotierungsprozesse werden zum Herstellen von n-Wannen durchgeführt, und die p-Dotierungsprozesse werden zum Herstellen von p-Wannen durchgeführt. Die p-Wannen können zum Beispiel die periphere Wanne 404, die High-Side-Wanne 438, die Bootstrap-Body-Wanne 114 und die HVMOS-Body-Wanne 126 sein, und die n-Wannen können zum Beispiel die gemeinsame Driftwanne 112 und die HVMOS-Driftwanne 124 sein, oder umgekehrt. Bei einigen Ausführungsformen werden einige oder alle n- und p-Dotierungsprozesse jeweils mit den folgenden Schritten durchgeführt: Herstellen einer Maske mit einer Struktur über dem Halbleitersubstrat 402; Durchführen einer Ionenimplantation in das Halbleitersubstrat 402, wenn die Maske an der richtigen Stelle ist; und Entfernen der Maske. Die Maske kann zum Beispiel eine Struktur der einen oder mehreren Wannen haben, die durch die Ionenimplantation hergestellt werden, und sie kann zum Beispiel ein Fotoresist, Siliziumnitrid oder ein anderes Material sein.
  • Wie in der Schnittansicht 1300 von 13 gezeigt ist, wird eine Trennstruktur 406 über dem Halbleitersubstrat 402 hergestellt, wodurch später herzustellende dotierte Bereiche (z. B. Kontaktbereiche und/oder Source-/Drain-Bereiche) abgegrenzt werden. Die Trennstruktur 406 weist ein dielektrisches Material (z. B. Siliziumoxid) auf, und sie kann zum Beispiel eine STI-Struktur, eine FOX-Struktur, eine LOCOS-Struktur oder eine andere Trennstruktur sein oder aufweisen.
  • Über der High-Side-Wanne 438 definiert die Trennstruktur 406 eine High-Side-Öffnung 1302. Die High-Side-Öffnung 1302 ist auf gegenüberliegenden Seiten der High-Side-Wanne 438 angeordnet und kann zum Beispiel ein ringförmiges oberes Layout haben. Über der Bootstrap-Body-Wanne 114 und der gemeinsamen Driftwanne 112 definiert die Trennstruktur 406 ein Paar Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304. Über der gemeinsamen Driftwanne 112 und benachbart zu der High-Side-Wanne 438 definiert die Trennstruktur 406 eine High-Side-Bootstrap-Öffnung 1306. Die High-Side-Bootstrap-Öffnung 1306 befindet sich auf gegenüberliegenden Seiten der High-Side-Wanne 438 und kann zum Beispiel ein ringförmiges oberes Layout haben. Der Begriff „ringförmig“, der hier für die High-Side-Öffnung 1302 und die High-Side-Bootstrap-Öffnung 1306 verwendet wird, kann die Form eines kreisförmigen Rings, die Form eines quadratischen Rings, die Form eines rechteckigen Rings, die Form eines dreieckigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs bedeuten. Über der Bootstrap-Body-Wanne 114 und zwischen den Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 definiert die Trennstruktur 406 eine Bootstrap-Body-Öffnung 1308. Über einer Grenze zwischen der HVMOS-Driftwanne 124 und der HVMOS-Body-Wanne 126 definiert die Trennstruktur 406 eine Low-Side-HVMOS-Öffnung 1310. Über der HVMOS-Driftwanne 124 und benachbart zu dem Trennring 136 definiert die Trennstruktur 406 eine High-Side-HVMOS-Öffnung 1312. Über der peripheren Wanne 404 und benachbart zu der HVMOS-Driftwanne 124 definiert die Trennstruktur 406 ein periphere Öffnung 1314.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Herstellen der Trennstruktur 406 das Herstellen einer Maske (nicht dargestellt) so, dass sie das Halbleitersubstrat 402 bedeckt und das Layout der Trennstruktur 406 hat. Die Maske kann zum Beispiel Siliziumnitrid, ein Fotoresist oder ein anderes geeignetes Maskenmaterial sein. Wenn die Maske an der richtigen Stelle ist, wird ein Oxidationsprozess durchgeführt, um die Trennstruktur 406 herzustellen, und anschließend wird die Maske entfernt.
  • Wie in der Schnittansicht 1400 von 14 gezeigt ist, werden eine dielektrische Schicht 1402 und eine leitfähige Schicht 1404 über dem Halbleitersubstrat 402 und der Trennstruktur 406 aufeinander geschichtet. Die dielektrische Schicht 1402 kann zum Beispiel Siliziumoxid, Hafniumoxid oder ein anderes Dielektrikum sein oder aufweisen, und/oder die leitfähige Schicht 1404 kann zum Beispiel dotiertes Polysilizium, ein Metall oder ein anderes leitfähiges Material sein oder aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht 1402 durch thermische Oxidation, chemische Aufdampfung (CVD), physikalische Aufdampfung (PVD), mit einem anderen Abscheidungs- oder Oxidationsverfahren oder einer Kombination davon hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird die leitfähige Schicht 1404 durch CVD, PVD, stromlose Plattierung, Elektroplattierung, mit einem anderen Abscheidungs- oder Plattierungsverfahren oder einer Kombination davon hergestellt.
  • Wie in der Schnittansicht 1500 von 15 gezeigt ist, werden die dielektrische Schicht 1402 (siehe 14) und die leitfähige Schicht 1404 (siehe 14) strukturiert. Über der HVMOS-Driftwanne 124 entstehen durch die Strukturierung eine HVMOS-Gate-Elektrode 134 und eine dielektrische HVMOS-Gate-Schicht 432, die in der Low-Side-HVMOS-Öffnung 1310 aufeinander geschichtet sind und eine Seitenwand der Trennstruktur 406 belegen. Weiterhin entsteht durch die Strukturierung in der High-Side-HVMOS-Öffnung 1312 eine HVMOS-Feldplatte 434, die eine Seitenwand der Trennstruktur 406 belegt. Über der gemeinsamen Driftwanne 112 entstehen durch die Strukturierung eine erste Bootstrap-Gate-Elektrode 122 und eine erste dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 414, die in einer der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 aufeinander geschichtet sind und eine Seitenwand der Trennstruktur 406 belegen. Außerdem entstehen durch die Strukturierung eine zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 140 und eine zweite dielektrische Bootstrap-Gate-Schicht 426, die in einer anderen der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 aufeinander geschichtet sind und eine Seitenwand der Trennstruktur 406 belegen. Darüber hinaus entsteht durch die Strukturierung eine Bootstrap-Feldplatte 416 in der High-Side-Bootstrap-Öffnung 1306, die eine Seitenwand der Trennstruktur 406 belegt.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Durchführen der Strukturierung die folgenden Schritte: Herstellen einer Maske über der leitfähigen Schicht 1404; und anschließendes Durchführen einer Ätzung in die leitfähige Schicht 1404 und die dielektrische Schicht 1402, wenn die Maske an der richtigen Stelle ist. Anschließend wird die Maske entfernt, und sie kann zum Beispiel ein Fotoresist, Siliziumnitrid oder ein anderes Maskenmaterial sein oder aufweisen.
  • Bei einigen Ausführungsformen entsteht durch die Strukturierung der leitfähigen Schicht 1404 außerdem eine Spiralstruktur 442 über der gemeinsamen Driftwanne 112 und der HVMOS-Driftwanne 124. Bei anderen Ausführungsformen wird die Spiralstruktur 442 unabhängig von der leitfähigen Schicht 1404 und/oder der Strukturierung der leitfähigen Schicht 1404 hergestellt. Zum Beispiel kann eine zweite leitfähige Schicht (nicht dargestellt) hergestellt werden und anschließend zu der Spiralstruktur 442 strukturiert werden. Die zweite leitfähige Schicht kann zum Beispiel ein anderes Material als die leitfähige Schicht 1404 sein, und/oder sie kann zum Beispiel ein Metall, dotiertes Polysilizium oder ein anderes leitfähiges Material sein. Außerdem kann die zweite leitfähige Schicht zum Beispiel durch CVD, PVD, stromlose Plattierung, Elektroplattierung, mit einem anderen Abscheidungs- oder Plattierungsverfahren oder einer Kombination davon hergestellt werden. Die Strukturierung der zweiten leitfähigen Schicht kann zum Beispiel durch Fotolithografie und/oder wie die Strukturierung der leitfähigen Schicht 1404 erfolgen, die vorstehend beschrieben worden ist.
  • Wie in der Schnittansicht 1600 von 16 gezeigt ist, wird ein Dotierungsprozess durchgeführt, um eine erste Bootstrap-Driftwanne 410 und eine zweite Bootstrap-Driftwanne 420 in dem Halbleitersubstrat 402 herzustellen. Die erste Bootstrap-Driftwanne 410 ist über der Bootstrap-Body-Wanne 114 angeordnet und wird durch eine der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 hergestellt, die zu der Bootstrap-Gate-Elektrode 122 benachbart ist. Die zweite Bootstrap-Driftwanne 420 ist über der Bootstrap-Body-Wanne 114 angeordnet und wird durch eine andere der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 hergestellt, die zu der zweiten Bootstrap-Gate-Elektrode 140 benachbart ist. Die erste und die zweite Bootstrap-Driftwanne 410 und 420 haben eine Dotierungsart, die der der Bootstrap-Body-Wanne 114 entgegengesetzt ist.
  • Die Dotierungsprozesse können zum Beispiel durch Ionenimplantation und/oder mit anderen Dotierungsverfahren durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen wird der Dotierungsprozess mit den folgenden Schritten durchgeführt: Herstellen einer Maske mit einer Struktur über dem Halbleitersubstrat 402; Durchführen einer Ionenimplantation in das Halbleitersubstrat 402, wenn die Maske an der richtigen Stelle ist; und Entfernen der Maske. Die Maske kann zum Beispiel die Struktur der ersten und der zweiten Bootstrap-Driftwanne 410 und 420 haben, und sie kann zum Beispiel ein Fotoresist, Siliziumnitrid oder ein anderes Material sein.
  • Wie in der Schnittansicht 1700 von 17 gezeigt ist, wird eine Reihe von Dotierungsprozessen durchgeführt, um Kontaktbereiche und Source-/Drain-Bereiche in dem Halbleitersubstrat 402 herzustellen. Ein peripherer Kontaktbereich 408 wird über der peripheren Wanne 404 und benachbart zu der HVMOS-Driftwanne 124 durch die periphere Öffnung 1314 hergestellt. Die periphere Wanne 404 hat die gleiche Dotierungsart wie die periphere Wanne 404, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Ein High-Side-Kontaktbereich 440 wird über der High-Side-Wanne 438 durch die High-Side-Öffnung 1302 hergestellt. Der High-Side-Kontaktbereich 440 befindet sich auf gegenüberliegenden Seiten der High-Side-Wanne 438 und hat die gleiche Dotierungsart wie die High-Side-Wanne 438, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Bei einigen Ausführungsformen hat der High-Side-Kontaktbereich 440 ein oberes Layout, das die Form eines quadratischen Rings, die Form eines kreisförmigen Rings oder eine andere Form eines geschlossenen Wegs hat.
  • Ein erster HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und ein HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 werden über der HVMOS-Body-Wanne 126 durch die Low-Side-HVMOS-Öffnung 1310 hergestellt. Ein zweiter HVMOS-Source-/Drain-Bereich 130 wird über der HVMOS-Driftwanne 124 durch die High-Side-HVMOS-Öffnung 1312 hergestellt. Der erste und der zweiten HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130 haben die gleiche Dotierungsart wie die HVMOS-Driftwanne 124, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132 hat die gleiche Dotierungsart wie die HVMOS-Body-Wanne 126, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der erste und der zweite HVMOS-Source-/Drain-Bereich 128 und 130, der HVMOS-Body-Kontaktbereich 132, die HVMOS-Gate-Elektrode 134 und die HVMOS-Feldplatte 434 definieren zumindest teilweise ein HVMOS-Bauelement 106A auf der HVMOS-Body-Wanne 126 und der HVMOS-Driftwanne 124.
  • Ein erster Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116 wird über der ersten Bootstrap-Driftwanne 410 durch eine der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 hergestellt. Ein zweiter Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 118 wird über der gemeinsamen Driftwanne 112 durch die High-Side-Bootstrap-Öffnung 1306 hergestellt. Ein dritter Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 138 wird über der zweiten Bootstrap-Driftwanne 420 durch eine andere der Low-Side-Bootstrap-Öffnungen 1304 hergestellt. Ein Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 wird über der Bootstrap-Body-Wanne 114 durch die Bootstrap-Body-Öffnung 1308 hergestellt. Der erste, der zweite und der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, 118 und 138 haben die gleiche Dotierungsart wie die gemeinsame Driftwanne 112 und die erste und die zweite Bootstrap-Driftwanne 410 und 420, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120 hat die gleiche Dotierungsart wie die Bootstrap-Body-Wanne 114, aber eine höhere Dotierungskonzentration als diese. Der erste, der zweite und der dritte Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116, 118 und 138, der Bootstrap-Body-Kontaktbereich 120, die erste und die zweite Bootstrap-Gate-Elektrode 122 und 140 und die Bootstrap-Feldplatte 416 definieren zumindest teilweise ein Bootstrap-MOS-Bauelement 102 auf der Bootstrap-Body-Wanne 114 und der gemeinsamen Driftwanne 112.
  • Die Dotierungsprozesse von 17 können zum Beispiel durch Ionenimplantation und/oder mit anderen Dotierungsverfahren durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Dotierungsprozesse n-Dotierungsprozesse und p-Dotierungsprozesse. Bei einigen Ausführungsformen werden die Dotierungsprozesse jeweils mit den folgenden Schritten durchgeführt: Herstellen einer Maske mit einer Struktur über dem Halbleitersubstrat 402; Durchführen einer Ionenimplantation in das Halbleitersubstrat 402, wenn die Maske an der richtigen Stelle ist; und Entfernen der Maske. Die Maske kann zum Beispiel eine Struktur der einen oder mehreren Kontakt- und/oder Source-/Drain-Bereiche haben, die durch die Ionenimplantation entstehen, und sie kann zum Beispiel ein Fotoresist, Siliziumnitrid oder ein anderes Material sein.
  • Wie in der Schnittansicht 1800 von 18 gezeigt ist, wird ein BEOL-Metallisierungsprozess (BEOL: Back End of Line) durchgeführt, um eine Mehrzahl von leitfähigen Drähten 444 und eine Mehrzahl von leitfähigen Durchkontaktierungen 446 aufeinander geschichtet über dem Halbleitersubstrat 402 herzustellen. Der einfachen Erläuterung halber sind nur einige der leitfähigen Drähte 444 mit 444 bezeichnet, und nur einige der leitfähigen Durchkontaktierungen 446 sind mit 446 bezeichnet. Die leitfähigen Drähte 444 und die leitfähigen Durchkontaktierungen 446 definieren leitfähige Pfade, die die verschiedenen Source-/Drain-Bereiche (z. B. den ersten Bootstrap-Source-/Drain-Bereich 116), die verschiedenen Kontaktbereiche (z. B. den High-Side-Kontaktbereich 440), die verschiedenen Feldplatten (z. B. die Bootstrap-Feldplatte 416), die verschiedenen Gate-Elektroden (z. B. die HVMOS-Gate-Elektrode 134) und die Spiralstruktur 442 miteinander verbinden. Die leitfähigen Drähte 444 und die leitfähigen Durchkontaktierungen 446 können zum Beispiel Kupfer, Aluminiumkupfer, Aluminium, Wolfram, ein anderes leitfähiges Material oder eine Kombination davon sein oder aufweisen.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Durchkontaktierungen 446 wie folgt hergestellt: Herstellen einer Zwischenschichtdielektrikum-Schicht (ILD-Schicht) (nicht dargestellt) so, dass sie die Struktur von 17 bedeckt; Durchführen einer Planarisierung einer Oberseite der ILD-Schicht; und Strukturieren der ILD-Schicht, um Durchkontaktierungsöffnungen zu definieren, die den leitfähigen Durchkontaktierungen 446 entsprechen. Eine leitfähige Schicht (nicht dargestellt) wird so hergestellt, dass sie die ILD-Schicht bedeckt und die Durchkontaktierungsöffnungen füllt. Eine Planarisierung der Oberseite der leitfähigen Schicht wird so lange durchgeführt, bis die Oberseite der leitfähigen Schicht ungefähr auf gleicher Höhe mit der Oberseite der ILD-Schicht ist, wodurch die leitfähigen Durchkontaktierungen 446 aus der leitfähigen Schicht entstehen. Anschließend wird der vorstehende Prozess zum Herstellen der leitfähigen Durchkontaktierungen 446 für die leitfähigen Drähte 444 wiederholt.
  • 19 zeigt ein Ablaufdiagramm 1900 einiger Ausführungsformen des Verfahrens der 12 bis 18.
  • Im Schritt 1902 wird eine Reihe von Dotierungsprozessen durchgeführt, um eine High-Side-Wanne, eine Bootstrap-Body-Wanne, eine gemeinsame Driftwanne, eine HVMOS-Body-Wanne, eine HVMOS-Driftwanne und eine periphere Wanne herzustellen. Die gemeinsame Driftwanne umschließt die High-Side-Wanne und die Bootstrap-Body-Wanne. Die HVMOS-Driftwanne umschließt die HVMOS-Body-Wanne. Die gemeinsame und die HVMOS-Driftwanne grenzen in einer ringförmigen Struktur aneinander. Die periphere Wanne weist einen Trennring auf, der die HVMOS-Driftwanne von der gemeinsamen Driftwanne beabstandet. Siehe zum Beispiel 12.
  • Im Schritt 1904 wird eine Trennstruktur über dem Halbleitersubstrat hergestellt, sodass später herzustellende dotierte Bereiche abgegrenzt werden. Siehe zum Beispiel 13.
  • Im Schritt 1906 werden eine dielektrische Schicht und eine leitfähige Schicht auf dem Halbleitersubstrat und der Trennstruktur hergestellt. Siehe zum Beispiel 14.
  • Im Schritt 1908 werden die dielektrische Schicht und die leitfähige Schicht zu Gate-Elektroden, Feldplatten und einer Spiralstruktur strukturiert. Eine Bootstrap-Gate-Elektrode befindet sich über einem pn-Übergang zwischen der gemeinsamen Driftwanne und der Bootstrap-Body-Wanne. Eine HVMOS-Gate-Elektrode befindet sich über einem pn-Übergang zwischen der HVMOS-Driftwanne und der HVMOS-Body-Wanne. Die Spiralstruktur wird von einem Bootstrap-MOS-Bauelement, das gerade hergestellt wird, einem HVJT-Bauelement, das gerade hergestellt wird, und einem HVMOS-Bauelement, das gerade hergestellt wird, gemeinsam genutzt. Siehe zum Beispiel 15.
  • Im Schritt 1910 wird ein Dotierungsprozess durchgeführt, um eine Bootstrap-Driftwanne über der Bootstrap-Body-Wanne herzustellen. Siehe zum Beispiel 16.
  • Im Schritt 1912 wird eine Reihe von Dotierungsprozessen durchgeführt, um Source-/Drain-Bereiche und Kontaktbereiche herzustellen. Auf der HVMOS-Body-Wanne und der HVMOS-Driftwanne werden HVMOS-Source-/Drain-Bereiche bzw. ein HVMOS-Body-Kontaktbereich hergestellt. Auf der gemeinsamen Driftwanne, der Bootstrap-Driftwanne und der Bootstrap-Body-Wanne werden Bootstrap-Source-/Drain-Bereiche bzw. ein Bootstrap-Body-Kontaktbereich hergestellt. Auf der peripheren Wanne wird ein peripherer Kontaktbereich hergestellt. Siehe zum Beispiel 17.
  • Im Schritt 1914 wird ein BEOL-Metallisierungsprozess durchgeführt, um eine Mehrzahl von leitfähigen Drähten und eine Mehrzahl von leitfähigen Durchkontaktierungen herzustellen, die die Source-/Drain-Bereiche, die Kontaktbereiche, die Gate-Elektroden, die Feldplatten und die Spiralstruktur miteinander zu verbinden. Siehe zum Beispiel 18.
  • Das Ablaufdiagramm 1900 von 19 wird hier zwar als eine Reihe von Schritten oder Ereignissen dargestellt und beschrieben, aber es dürfte wohlverstanden sein, dass die dargestellte Reihenfolge dieser Schritte oder Ereignisse nicht in einem beschränkenden Sinn ausgelegt werden darf. Zum Beispiel können einige Schritte in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Schritten oder Ereignissen als den hier dargestellten und/oder beschriebenen stattfinden. Darüber hinaus brauchen nicht alle dargestellten Schritte einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Beschreibung zu implementieren, und ein oder mehrere der hier beschriebenen Schritte können in einem oder mehreren getrennten Schritten und/oder Phasen ausgeführt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung einen integrierten Schaltkreis bereit, der Folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat; eine Driftwanne in dem Halbleitersubstrat, wobei die Driftwanne eine erste Dotierungsart und ein ringförmiges oberes Layout hat; ein erstes Schaltelement auf der Driftwanne; ein zweites Schaltelement auf dem Halbleitersubstrat, an einem Einschnitt in einer Seitenwand der Driftwanne; und eine periphere Wanne in dem Halbleitersubstrat, die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, wobei die periphere Wanne die Driftwanne, das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement umschließt und das zweite Schaltelement von der Driftwanne trennt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das erste Schaltelement eine Mehrzahl von Gate-Elektroden, wobei jede der Gate-Elektroden über einem pn-Übergang angeordnet ist, der teilweise von der Driftwanne definiert wird. Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Schaltelement Folgendes auf: eine Body-Wanne über der Driftwanne, wobei die Body-Wanne die zweite Dotierungsart hat und durch die Driftwanne von der peripheren Wanne beabstandet ist; einen ersten Source-/Drain-Bereich über der Body-Wanne; einen zweiten Source-/Drain-Bereich über der Driftwanne, der von der Body-Wanne beabstandet ist; und eine Gate-Elektrode, die an den ersten Source-/Drain-Bereich angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne die Body-Wanne kontaktiert. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: einen dritten Source-/Drain-Bereich über der Body-Wanne; und eine zweite Gate-Elektrode, die an den dritten Source-/Drain-Bereich angrenzt und über einem zweiten pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne die Body-Wanne kontaktiert, wobei sich der pn-Übergang und der zweite pn-Übergang auf gegenüberliegenden Seiten der Body-Wanne befinden. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: eine zweite Body-Wanne über der Driftwanne, wobei die zweite Body-Wanne durch die Driftwanne von der Body-Wanne und der peripheren Wanne getrennt ist und die Body-Wanne zwischen der zweiten Body-Wanne und dem zweiten Source-/Drain-Bereich angeordnet ist; einen vierten Source-/Drain-Bereich über der zweiten Body-Wanne; und eine dritte Gate-Elektrode, die an den vierten Source-/Drain-Bereich angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne die zweite Body-Wanne kontaktiert. Bei einigen Ausführungsformen ragt die Body-Wanne seitlich in die Driftwanne zu dem zweiten Schaltelement, sodass das Halbleitersubstrat einen Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine RESURF-Struktur definieren. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der integrierte Schaltkreis weiterhin ein drittes Schaltelement auf dem Halbleitersubstrat, an einem zweiten Einschnitt in der Seitenwand der Driftwanne oder einer anderen Seitenwand der Driftwanne. Bei einigen Ausführungsformen sind das erste und das zweite Schaltelement LDMOS-Transistoren. Bei einigen Ausführungsformen kontaktieren die periphere Wanne und die Driftwanne einander an einem ringförmigen pn-Übergang. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin eine Spiralstruktur über der Driftwanne, dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement auf, wobei die Spiralstruktur leitfähig ist und ein zusammenhängendes spiralförmiges oberes Layout hat.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung einen weiteren integrierten Schaltkreis bereit, der Folgendes aufweist: ein Substrat; eine erste Driftwanne und eine zweite Driftwanne in dem Substrat, wobei die erste und die zweite Driftwanne eine erste Dotierungsart haben, die erste Driftwanne ringförmig ist und die zweite Driftwanne in eine Seite der ersten Driftwanne ausgespart ist; eine periphere Wanne in dem Substrat, die eine zweite Dotierungsart hat, wobei die periphere Wanne die erste und die zweite Driftwanne umschließt und trennt und die zweite Dotierungsart der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist; eine erste Body-Wanne und eine zweite Body-Wanne in dem Substrat, wobei die erste und die zweite Body-Wanne die zweite Dotierungsart haben und über der ersten bzw. der zweiten Driftwanne angeordnet sind und die erste und die zweite Body-Wanne durch die erste bzw. die zweite Driftwanne von der peripheren Wanne beabstandet sind; eine erste Gate-Elektrode über einer Grenze zwischen der ersten Driftwanne und der ersten Body-Wanne; und eine zweite Gate-Elektrode über einer Grenze zwischen der zweiten Driftwanne und der zweiten Body-Wanne. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin eine High-Side-Wanne in dem Substrat auf, die die zweite Dotierungsart hat, wobei die High-Side-Wanne über der ersten Driftwanne angeordnet ist und durch die erste Driftwanne von der peripheren Wanne beabstandet ist und die erste Driftwanne seitlich in einem ringförmigen Weg, entlang einer Grenze der High-Side-Wanne, so verläuft, dass sie die High-Side-Wanne umschließt. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: einen ersten Kontaktbereich über der ersten Driftwanne, der an die High-Side-Wanne angrenzt, wobei der erste Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die erste Driftwanne hat; und einen zweiten Kontaktbereich über der High-Side-Wanne, wobei der zweite Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die High-Side-Wanne hat und der erste und der zweite Kontaktbereich ringförmig sind und jeweils entgegengesetzte Dotierungsarten haben. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: ein Paar erste Source-/Drain-Bereiche über der ersten Body-Wanne; einen zweiten Source-/Drain-Bereich über der ersten Driftwanne, der seitlich von der ersten Body-Wanne beabstandet ist; und eine dritte Gate-Elektrode über einer weiteren Grenze zwischen der ersten Driftwanne und der Body-Wanne, wobei die dritte Gate-Elektrode an einen der ersten Source-/Drain-Bereiche angrenzt und die erste Gate-Elektrode an einen anderen der ersten Source-/Drain-Bereiche angrenzt. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: eine dritte Body-Wanne über der ersten Driftwanne, wobei die dritte Body-Wanne die zweite Dotierungsart hat, die dritte Body-Wanne durch die erste Driftwanne von der peripheren Wanne und der ersten Driftwanne beabstandet ist und die dritte Gate-Elektrode über der ersten und der dritten Body-Wanne angeordnet ist; einen dritten Source-/Drain-Bereich über der dritten Body-Wanne; und eine vierte Gate-Elektrode, die an den dritten Source-/Drain-Bereich angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die erste Driftwanne die zweite Body-Wanne kontaktiert. Bei einigen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltkreis weiterhin Folgendes auf: eine Spiralstruktur über der ersten und der zweiten Driftwanne, wobei die Spiralstruktur leitfähig ist und ein zusammenhängendes spiralförmiges oberes Layout hat. Bei einigen Ausführungsformen ragt die erste Body-Wanne seitlich in die erste Driftwanne zu der zweiten Driftwanne, sodass das Substrat einen ersten Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine erste RESURF-Struktur definieren, wobei die zweite Body-Wanne seitlich in die zweite Driftwanne zu der ersten Driftwanne ragt, sodass das Substrat einen zweiten Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine zweite RESURF-Struktur definieren. Bei einigen Ausführungsformen kontaktieren die periphere Wanne und die erste Driftwanne einander direkt an einem ersten ringförmigen pn-Übergang, wobei die periphere Wanne und die zweite Driftwanne einander direkt an einem zweiten ringförmigen pn-Übergang kontaktieren und der erste ringförmige pn-Übergang ungefähr dem zweiten ringförmigen pn-Übergang entspricht.
  • Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines integrierten Schaltkreises bereit, das das Durchführen einer Reihe von Dotierungsprozessen in ein Substrat umfasst, um Folgendes herzustellen: eine erste Driftwanne und eine zweite Driftwanne, die eine erste Dotierungsart haben, wobei die erste Driftwanne ein ringförmiges oberes Layout hat und die zweite Driftwanne an einem Einschnitt in dem ringförmigen oberen Layout angeordnet ist; eine periphere Wanne, die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, wobei die periphere Wanne die erste und die zweite Driftwanne umschließt und trennt; und eine erste Body-Wanne und eine zweite Body-Wanne, die die zweite Dotierungsart haben und über der ersten bzw. der zweiten Driftwanne angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Body-Wanne von der peripheren Wanne beabstandet sind. Das Verfahren umfasst weiterhin Folgendes: Abscheiden einer leitfähigen Schicht über dem Substrat; und Strukturieren der leitfähigen Schicht, um eine erste Gate-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode auf einem ersten pn-Übergang bzw. einem zweiten pn-Übergang herzustellen, wobei der erste pn-Übergang von der ersten Driftwanne und der ersten Body-Wanne definiert wird und der zweite pn-Übergang von der zweiten Driftwanne und der zweiten Body-Wanne definiert wird. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Herstellen einer ringförmigen Trennstruktur über der ersten und der zweiten Driftwanne, wobei die leitfähige Schicht über der Trennstruktur abgeschieden wird und durch das Strukturieren eine Spiralstruktur über der ringförmigen Trennstruktur entsteht.

Claims (20)

  1. Integrierter Schaltkreis mit: einem Halbleitersubstrat (402); einer Driftwanne (112) in dem Halbleitersubstrat (402), wobei die Driftwanne (112) eine erste Dotierungsart und ein ringförmiges oberes Layout hat; einer ersten Schaltvorrichtung (102) auf der Driftwanne (112); einer zweiten Schaltvorrichtung (106) auf dem Halbleitersubstrat (402), an einem Einschnitt in einer Seitenwand der Driftwanne (112); einer peripheren Wanne (404) in dem Halbleitersubstrat (402), die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, wobei die periphere Wanne (404) die Driftwanne (112), die erste Schaltvorrichtung (102) und die zweite Schaltvorrichtung (106) umschließt und die zweite Schaltvorrichtung (106) von der Driftwanne (112) trennt; und wobei die erste Schaltvorrichtung (102) aufweist: eine Body-Wanne (114) über der Driftwanne (112), wobei die Body-Wanne (114) die zweite Dotierungsart hat und durch die Driftwanne (112) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist, einen ersten Source-/Drain-Bereich (116) über der Body-Wanne (114), einen zweiten Source-/Drain-Bereich (118) über der Driftwanne (112), der von der Body-Wanne (114) beabstandet ist, eine Gate-Elektrode (122), die an den ersten Source-/Drain-Bereich (116) angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne (112) die Body-Wanne (114) kontaktiert, einen dritten Source-/Drain-Bereich (138) über der Body-Wanne (114), und eine zweite Gate-Elektrode (140), die an den dritten Source-/Drain-Bereich (138) angrenzt und über einem zweiten pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne (112) die Body-Wanne (114) kontaktiert, wobei sich der pn-Übergang und der zweite pn-Übergang auf entgegengesetzten Seiten der Body-Wanne (114) befinden.
  2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die erste Schaltvorrichtung (102) eine Mehrzahl von Gate-Elektroden (122, 140) umfasst und jede der Gate-Elektroden (122, 140) über einem pn-Übergang angeordnet ist, der teilweise von der Driftwanne (112) definiert wird.
  3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, der weiterhin eine High-Side-Wanne (438) in dem Halbleitersubstrat (402) aufweist, die die zweite Dotierungsart hat, wobei die High-Side-Wanne (438) über der Driftwanne (112) angeordnet ist und durch die Driftwanne (112) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist und die Driftwanne(112) seitlich in einem ringförmigen Weg entlang einer Grenze der High-Side-Wanne (438) so verläuft, dass sie die High-Side-Wanne (438) umschließt.
  4. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 3, ferner aufweisend einen ersten Kontaktbereich über der Driftwanne (112), der an die High-Side-Wanne (438) angrenzt, wobei der erste Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die Driftwanne (112) hat; und einen zweiten Kontaktbereich über der High-Side-Wanne (438), wobei der zweite Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die High-Side-Wanne (438) hat und der erste und der zweite Kontaktbereich ringförmig sind und jeweils entgegengesetzte Dotierungsarten haben.
  5. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, der weiterhin Folgendes aufweist: eine zweite Body-Wanne (602) über der Driftwanne (112), wobei die zweite Body-Wanne (602) durch die Driftwanne (112) von der Body-Wanne (114) und der peripheren Wanne (404) getrennt ist und die Body-Wanne (114) zwischen der zweiten Body-Wanne (602) und dem zweiten Source-/Drain-Bereich (118) angeordnet ist; einen vierten Source-/Drain-Bereich (604) über der zweiten Body-Wanne (602); und eine dritte Gate-Elektrode (612), die an den vierten Source-/Drain-Bereich (604) angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die Driftwanne (112) die zweite Body-Wanne (602) kontaktiert.
  6. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Body-Wanne (114) seitlich in die Driftwanne (112) zu der zweiten Schaltvorrichtung ragt, sodass das Halbleitersubstrat (402) einen Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine Feldstruktur mit reduzierter Fläche, RESURF-Struktur (428, 436), definieren.
  7. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin eine dritte Schaltvorrichtung (106B) auf dem Halbleitersubstrat (402), an einem zweiten Einschnitt in der Seitenwand der Driftwanne (112) oder einer anderen Seitenwand der Driftwanne (112), aufweist.
  8. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Schaltvorrichtung seitlich diffundierter Metall-Oxid-Halbleiter- Transistoren, LDMOS-Transistoren, sind.
  9. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die periphere Wanne (404) und die Driftwanne (112) einander direkt an einem ringförmigen pn-Übergang kontaktieren.
  10. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiterhin eine Spiralstruktur (442) über der Driftwanne (112), der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung aufweist, wobei die Spiralstruktur (442) leitfähig ist und ein durchgehendes spiralförmiges oberes Layout hat.
  11. Integrierter Schaltkreis mit: einem Substrat (402); einer ersten Driftwanne (112) und einer zweiten Driftwanne (124) in dem Substrat (402), wobei die erste Driftwanne (112) und die zweite Driftwanne (124) eine erste Dotierungsart haben, die erste Driftwanne (112) ringförmig ist und die zweite Driftwanne (124) in eine Seite der ersten Driftwanne (112) ausgespart ist; einer peripheren Wanne (404) in dem Substrat (402), die eine zweite Dotierungsart hat, wobei die periphere Wanne (404) die erste Driftwanne (112) und die zweite Driftwanne (124) umschließt und trennt und die zweite Dotierungsart der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist; einer ersten Body-Wanne (114) und einer zweiten Body-Wanne (126) in dem Substrat (402), wobei die erste Body-Wanne (114) und die zweite Body-Wanne (126) die zweite Dotierungsart haben, wobei die erste Body-Wanne (114) über der ersten Driftwanne (112) angeordnet ist und die zweite Body-Wanne (126) über der zweiten Driftwanne (124) angeordnet sind, wobei die erste Body-Wanne (114) durch die erste Driftwanne (112) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist und die zweite Body-Wanne (126) durch die zweite Driftwanne (124) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist; einer ersten Gate-Elektrode (122) über einer Grenze zwischen der ersten Driftwanne (112) und der ersten Body-Wanne (114); einer zweiten Gate-Elektrode (134) über einer Grenze zwischen der zweiten Driftwanne (124) und der zweiten Body-Wanne (126); ein Paar erste Source-/Drain-Bereiche (116, 118) über der ersten Body-Wanne (114); einen zweiten Source-/Drain-Bereich (118) über der ersten Driftwanne (112), der seitlich von der ersten Body-Wanne (114) beabstandet ist; und eine dritte Gate-Elektrode (140) über einer weiteren Grenze zwischen der ersten Driftwanne (112) und der ersten Body-Wanne (114), wobei die dritte Gate-Elektrode (140) an einen der ersten Source-/Drain-Bereiche (116, 118) angrenzt und die erste Gate-Elektrode (122) an einen anderen der ersten Source-/Drain-Bereiche (116, 118) angrenzt, wobei die erste Gate-Elektrode (122) und die dritte Gate Elektrode (140) an entgegengesetzten Seiten der ersten Body-Wanne (114) angeordnet sind.
  12. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 11, der weiterhin eine High-Side-Wanne (438) in dem Substrat (402) aufweist, die die zweite Dotierungsart hat, wobei die High-Side-Wanne (438) über der ersten Driftwanne (112) angeordnet ist und durch die erste Driftwanne (112) von der peripheren Wanne (404) beabstandet ist und die erste Driftwanne (112) seitlich in einem ringförmigen Weg entlang einer Grenze der High-Side-Wanne (438) so verläuft, dass sie die High-Side-Wanne (438) umschließt.
  13. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 12, der weiterhin Folgendes aufweist: einen ersten Kontaktbereich über der ersten Driftwanne (112), der an die High-Side-Wanne (438) angrenzt, wobei der erste Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die erste Driftwanne (112) hat; und einen zweiten Kontaktbereich über der High-Side-Wanne (438), wobei der zweite Kontaktbereich eine höhere Dotierungskonzentration als die High-Side-Wanne (438) hat und der erste und der zweite Kontaktbereich ringförmig sind und jeweils entgegengesetzte Dotierungsarten haben.
  14. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zweite Dotierungsart eine p-Dotierung ist.
  15. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 14, der weiterhin Folgendes aufweist: eine dritte Body-Wanne über der ersten Driftwanne, wobei die dritte Body-Wanne die zweite Dotierungsart hat, die dritte Body-Wanne durch die erste Driftwanne von der peripheren Wanne (404) und der ersten Driftwanne beabstandet ist und die dritte Gate-Elektrode über der ersten und der dritten Body-Wanne angeordnet ist; einen dritten Source-/Drain-Bereich über der dritten Body-Wanne; und eine vierte Gate-Elektrode, die an den dritten Source-/Drain-Bereich angrenzt und über einem pn-Übergang angeordnet ist, an dem die erste Driftwanne die zweite Body-Wanne kontaktiert.
  16. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 11 bis 15, der weiterhin eine Spiralstruktur (442) über der ersten und der zweiten Driftwanne aufweist, wobei die Spiralstruktur (442) leitfähig ist und ein durchgehendes spiralförmiges oberes Layout hat.
  17. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die erste Body-Wanne seitlich in die erste Driftwanne zu der zweiten Driftwanne ragt, sodass das Substrat einen ersten Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine erste RESURF-Struktur (Feldstruktur mit reduzierter Fläche) definieren, und die zweite Body-Wanne seitlich in die zweite Driftwanne zu der ersten Driftwanne ragt, sodass das Substrat einen zweiten Stapel aus wechselnden p- und n-Bereichen umfasst, die eine zweite RESURF-Struktur definieren.
  18. Integrierter Schaltkreis nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die periphere Wanne (404) und die erste Driftwanne einander direkt an einem ersten ringförmigen pn-Übergang kontaktieren, die periphere Wanne (404) und die zweite Driftwanne einander direkt an einem zweiten ringförmigen pn-Übergang kontaktieren und der erste ringförmige pn-Übergang konform um den zweiten ringförmigen pn-Übergang verläuft.
  19. Verfahren zum Herstellen eines integrierten Schaltkreises mit den folgenden Schritten: Durchführen einer Reihe von Dotierungsprozessen in ein Substrat, um Folgendes herzustellen: eine erste Driftwanne (112) und eine zweite Driftwanne (124), die eine erste Dotierungsart haben, wobei die erste Driftwanne (112) ein ringförmiges oberes Layout hat und die zweite Driftwanne (124) an einem Einschnitt in dem ringförmigen oberen Layout angeordnet ist, eine periphere Wanne (404), die eine zweite Dotierungsart hat, die der ersten Dotierungsart entgegengesetzt ist, wobei die periphere Wanne (404) die erste und die zweite Driftwanne (112, 124) umschließt und trennt, und eine erste Body-Wanne (114) und eine zweite Body-Wanne (126), die die zweite Dotierungsart haben, wobei die erste Body-Wanne (114) über der ersten Driftwanne (112) angeordnet ist und die zweite Body-Wanne (126) über der zweiten Driftwanne (124) angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Body-Wanne (114, 126) von der peripheren Wanne (404) beabstandet sind; Abscheiden einer leitfähigen Schicht (1404) über dem Substrat; und Strukturieren der leitfähigen Schicht (1404), um eine erste Gate-Elektrode (122) auf einem ersten pn-Übergang, eine zweite Gate-Elektrode (134) auf einem zweiten pn-Übergang und eine dritte Gate-Elektrode (140) über einem dritten pn-Übergang herzustellen, wobei der erste pn-Übergang und der dritte pn-Übergang von der ersten Driftwanne (112) und der ersten Body-Wanne (114) definiert werden und der zweite pn-Übergang von der zweiten Driftwanne (124) und der zweiten Body-Wanne (126) definiert wird, wobei sich der erste pn-Übergang und der dritte pn-Übergang auf entgegengesetzten Seiten der ersten Body-Wanne (114) befinden.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin das Herstellen einer ringförmigen Trennstruktur über der ersten und der zweiten Driftwanne umfasst, wobei die leitfähige Schicht (1404) über der Trennstruktur (406) abgeschieden wird und durch das Strukturieren eine Spiralstruktur (442) über der ringförmigen Trennstruktur entsteht.
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