[发明专利]集成半导体装置和具有集成半导体装置的桥接电路

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及集成半导体装置，特别涉及具有垂直功率场效应结构的集成半导体装置，并且涉及桥接电路，特别涉及具有高侧开关、低侧开关和至少一个电平转换器的桥接电路。

背景技术

半导体晶体管，特别是诸如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或绝缘栅双极晶体管（IGBT）的场效应控制的开关器件已用于各种应用，包括但不限于用作在电源和功率转换器、电动轿车、空调乃至立体声系统中的功率开关。例如，功率MOSFET在桥接电路中用作低侧和高侧功率开关以驱动电动机。通常，在这样的桥接电路中监测功率开关的切换状态从而适当同步它们。这是为了避免例如在关断高侧开关之前接通低侧开关。这通常需要低侧开关的驱动器连接到高侧开关从而估计高侧开关的切换状态。同样，在桥接电路中高侧开关的驱动器通常连接到低侧开关从而估计低侧开关的切换状态。

由于低侧开关和高侧开关的不同的电压电平，通常在桥接电路中使用两个电平转换器，例如在高侧开关的驱动器与低侧开关之间的步进电平转换器，以及在低侧开关的驱动器与高侧开关之间的步降电平转换器。因此，在桥接电路的低侧臂和高侧臂之间的电压差主要由电平转换器处理，因此相应地，高侧开关和低侧开关的驱动器电路的额定击穿电压可以仅由栅电压给出，对于n沟道MOSFET该栅电压可以是约1V到约20V。通常，电平转换器集成到相应的驱动器IC（集成电路），例如共同的MOSFET驱动器级电路中。然而对于功率应用，特别是约400V甚或多于约600V的电压的功率应用，由于所需要的高压闭锁能力，桥接电路的驱动器IC是昂贵的。

因此，需要为功率应用改善桥接电路。

发明内容

根据桥接电路的实施方式，该桥接电路包括具有高侧开关的第一集成半导体装置、具有与高侧开关电连接的低侧开关的第二集成半导体装置、第一电平转换器以及第二电平转换器，该第一电平转换器与高侧开关电连接并且在第一集成半导体装置和第二集成半导体装置中的一个中集成，该第二电平转换器与低侧开关电连接并且在第一集成半导体装置和第二集成半导体装置中的一个中集成。

根据集成半导体装置的实施方式，该集成半导体装置包括半导体主体，该半导体主体包括具有定义垂直方向的法线方向的第一表面、相对表面、包括垂直功率场效应晶体管结构的第一区域、包括三端子步降电平转换器的第二区域以及包括三端子步进电平转换器的第三区域。垂直功率场效应晶体管结构的端子与三端子步降电平转换器和三端子步进电平转换器中的一个电连接。

根据集成半导体装置的实施方式，该集成半导体装置包括具有第一表面的半导体主体以及相对表面，该第一表面具有定义垂直方向的法线方向。当从上方观察时，集成半导体装置还包括第一区域、至少一个第二区域和贯穿接触区域，该第一区域包括设置在第一表面上并且形成第二负载端子的第二金属化，该第二区域包括具有设置在第一表面上的至少一个金属化的电平转换器。在垂直截面中集成半导体装置还包括设置在第一区域、至少一个第二区域和贯穿接触区域中的相对表面上并且形成第一负载端子的共同金属化；在第一表面和相对表面之间延伸的第一电介质区；在第一表面和相对表面之间延伸的第二电介质区；与第一端子电连接，延伸到第一表面并且在贯穿接触区域中而且在第一电介质区和第二电介质区之间设置的导电结构；设置在第一表面上的栅极端子；以及用于控制在第一负载端子和第二负载端子之间的负载电流的栅电极。栅电极设置在第一区域中并且与栅极端子电连接。

本领域技术人员在阅读以下详细描述后并且在查看附图后将认识到此外的特征和优点。

附图说明

在附图中的部件不必需按比例绘制，而是提出以说明本发明的原理。此外在附图中，相同的参考标号指代相应的部分。在附图中：

图1示出了根据实施方式的桥接电路的电路图；

图2A示出了根据另一实施方式的桥接电路的电路图；

图2B示出了根据又一实施方式的桥接电路的电路图；

图3示出了根据再一实施方式的桥接电路的电路图；

图4示出了根据另一实施方式的桥接电路的电路图；

图5示出了根据实施方式的贯穿集成半导体装置的垂直截面；

图6A示出了根据实施方式的贯穿集成半导体装置的垂直截面；

图6B示出了根据实施方式的贯穿图6A的集成半导体装置的另一垂直截面；

图7A示出了根据实施方式的贯穿集成半导体装置的垂直截面；

图7B示出了根据另一实施方式的贯穿集成半导体装置的垂直截面；