[发明专利]集成功率半导体器件、其制造方法和斩波电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成的功率半导体器件，特别是一种单片集成的、具有功率场效应晶体管和功率二极管的功率半导体器件，涉及一种用于制造集成的半导体器件的方法，以及涉及一种具有集成的功率半导体器件的斩波电路。

背景技术

通常在电桥电路中并不一定需要由IGBT和反并联的蓄流二极管构成的组合。在许多电桥电路中，例如在用于控制接通的、以下也称为SR电机的磁阻电机(英语：switched reluctance motor)中，在步进电机中或在照明应用中，MOSFET或具有二极管的IGBT的串联电路在功能方面被证明是完全足够的。为了实现这种类型的电路，迄今为止通常应用分离的IGBT和二极管，也就是说，该电路由相对很大数量的单个器件构造而成。因为对于每个器件而言需要附加的安装功率，因此这导致了费用升高，特别是在对具有很高极数的电机和相应多个所需的斩波电路进行控制时导致了费用升高。

发明内容

鉴于前面所描述的，本发明提出了单片集成的功率半导体器件、斩波电路以及用于制造集成的半导体器件的方法。

根据一种实施方式提供了一种单片集成的功率半导体器件。该单片集成的功率半导体器件包括具有第一区域和第二区域的半导体本体，其中，第一区域和第二区域分别从半导体本体的第一表面延伸直至半导体本体的、与第一表面相对布置的第二表面，并且其中，第一表面的法线方向定义了垂直方向。该单片集成的功率半导体器件还包括在第一区域中形成的功率场效应晶体管结构，在第二区域中形成的功率二极管和至少一个边缘闭合结构。功率场效应晶体管结构具有布置在半导体本体的第一表面上的第一负载接口和布置在半导体本体的第二表面上的第二负载接口。功率二极管具有布置在半导体本体的第一表面上的第一负载接口和布置在半导体本体的第二表面上的第二负载接口，其中，功率场效应晶体管结构的第二负载接口和功率二极管(D_H1)的第二负载接口由共同的负载接口构成。至少一个边缘闭合结构与第一表面相邻，并且在水平方向上布置在功率场效应晶体管结构的第一负载接口和功率二极管的第一负载接口之间。

根据一种实施方式提供了一种用于控制负载的斩波电路。该斩波电路包括第一电压接口、第二电压接口、用于负载的接口和具有半导体本体的单片集成的功率半导体器件。半导体本体具有第一区域和第二区域，其分别从半导体本体的第一表面延伸直至半导体本体的、与第一表面相对布置的第二表面，并且其中，第一表面的法线方向定义了垂直方向。在第一区域中形成的功率场效应晶体管结构具有布置在半导体本体的第一表面上的第一负载接口和布置在半导体本体的第二表面上的第二负载接口。在第二区域中形成的功率二极管具有布置在半导体本体的第一表面上的第一负载接口和布置在半导体本体的第二表面上的第二负载接口，其中，功率场效应晶体管结构的第二负载接口和功率二极管的第二负载接口由共同的负载接口构成。至少一个边缘闭合结构与第一表面相邻，并且在水平方向上布置在功率场效应晶体管结构的第一负载接口和功率二极管的第一负载接口之间。用于负载的接口低欧姆地与共同的负载接口连接。第一电压接口低欧姆地与功率场效应晶体管结构的第一负载接口连接。第二电压接口低欧姆地与功率二极管的第一负载接口连接。

根据另一个实施方式提供了一种用于控制负载的斩波电路。该斩波电路包括第一电压接口、第二电压接口、至少一个用于负载的接口和至少一个集成的半导体功率器件。至少一个集成的半导体功率器件包括：共同的负载接口，其低欧姆地与第一电压接口连接；垂直的二极管结构，其包括与共同的负载接口邻接的阳极区和阴极接口，阴极接口低欧姆地与第二电压接口连接；和垂直的MOSFET结构或垂直的IGBT结构。垂直的MOSFET结构包括与共同的负载接口邻接的漏极区和低欧姆地与第一电压接口连接的源极区。垂直的IGBT结构包括与共同的负载接口邻接的集电区和低欧姆地与第一电压接口连接的发射区。

根据另一个实施方式提供了一种用于制造集成的半导体器件的方法。该方法包括提供具有顶面和相对布置的底面的半导体本体，其中，半导体本体包括第一导电类型的第一半导体层。从半导体本体的第一区域中的顶面形成场效应结构和与场效应结构接触的第一负载电极，其中，场效应结构的沟道类型与第一导电类型相应。从半导体本体的第二区域中的顶面形成朝向第一半导体层的接触结构，其中，接触结构具有其它的负载电极。在第一负载电极和其它的负载电极之间形成至少一个边缘闭合结构。使在底面上的半导体本体变薄，以便产生背面。至少在第二区域中形成至少一个垂直的pn结。在第一区域中和在第二区域中形成在背面上的共同的负载电极。