[发明专利]具有并联整流器元件的集成开关装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及一种集成开关装置和一种并联整流器元件，更具体地，涉及一种具有至少一个晶体管和一个并联整流器元件的开关装置。

背景技术

集成开关装置（比如，功率晶体管，尤其是功率MOS晶体管）广泛地用于工业、汽车或用电设备应用中，比如，功率转换器电路或用于不同负载类型的负载驱动电路，比如，灯具或电机。存在具有需要将整流器元件（比如，二极管）与开关装置并联的应用。该整流器元件可用作空转元件（freewheeling element），当在用来驱动电感负载的电路中采用开关装置时，这种空转元件尤其有用。

普通的功率MOSFET具有耦接在源极端和漏极端之间的集成本体二极管（integrated body diode）。每次MOSFET被反向偏置时，所述本体二极管允许电流流过MOSFET。比如，当在源极端和漏极端之间施加正电压时，n型MOSFET被反向偏置。MOSFET的集成本体二极管由MOSFET的本体区、漂移区和漏极区形成。本体二极管的电性能取决于这些装置区域的性能。本体区、漂移区以及漏极也影响到MOSFET的电性能，从而不能单独地设计MOSFET和本体二极管的电性能。

存在以下应用，其中，期望将MOSFET的负载路径（漏极-源极路径）两端的电压限制为低于MOSFET的电压阻断容量，以防止MOSFET在雪崩模式下操作。这可通过将齐纳二极管或雪崩二极管并联连接至MOSFET，使得二极管被设计成其击穿电压低于MOSFET的电压阻断容量来获得。该二极管在击穿（雪崩）模式下进行操作时，需要能够使能量消散。因此，该二极管必须设被计成具有很大的体积，以防止二极管在击穿模式下操作时被损坏。

发明内容

一个实施方式涉及一种集成电路，该集成电路具有：半导体本体，具有第一半导体层以及在半导体本体的垂直方向与第二半导体层相邻的第二半导体；开关装置，具有控制端以及位于第一负载端和第二负载端之间的负载路径；以及整流器元件，与所述负载路径的至少一部分并联。所述开关装置被集成在所述第一半导体层内，并且所述整流器元件被京城在所述第二半导体层内。

在阅读以下详细描述以及看到附图之后，本领域的技术人员会认识到其他特征和优点。

附图说明

现在将参照附图来说明实例。附图用于示出基本原理，从而仅示出理解基本原理所需要的方面。附图没有按比例绘制。在图中，相同的参考标号表示相似的特征。

图1示出具有开关装置以及与开关装置的负载路径并联的整流器元件的集成电路的电路图。

图2示出了具有包括第一开关元件的开关装置的集成电路的电路图；

图3示出了具有包括第一开关元件和多个第二开关元件的开关装置的集成电路的电路图。

图4示出了根据另一个实施方式的集成电路的电路图。

图5示意性地示出了根据第一实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图6示意性地示出了根据第一实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图7示出了图6中所示的连接器的一个实施方式。

图8示意性地示出了根据第二实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图9示意性地示出了根据第三实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图10示意性地示出了根据第三实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图11示意性地示出了根据另一实施方式的具有集成电路的半导体本体的垂直截面图。

图12示意性地示出了根据第一实施方式的第一开关元件的垂直截面图。

图13A至图13C示出了实施为FINFET的一个第二半导体装置的第一实施方式。

图14A至图14C示出了实施为FINFET的一个第二半导体装置的第二实施方式。

图15示出了根据第一实施方式的半导体本体的垂直截面图，其中，一个第一半导体装置和多个第二半导体装置实施在一个半导体片（semiconductor fin）中。

图16示出了根据第二实施方式的半导体本体的垂直截面图，其中，一个第一半导体装置和多个第二半导体装置实施在一个半导体片内。

图17示出了根据第三实施方式的半导体本体的顶视图，其中，实施了均包括几个FINFET单元的一个第一半导体装置和多个第二半导体装置。