一种半导体装置(500)包括半导体层(100)，半导体层(100)具有内部部分(110)、横向围绕内部部分(110)的外部部分(130)以及横向围绕内部部分(110)并将内部部分(110)与外部部分(130)隔开的过渡部分(120)。第一电子元件(210)包括形成在内部部分(110)中的第一掺杂区(211)和形成在外部部分(130)中的第二掺杂区(212)。第一电子元件(210)被配置成至少暂时地阻断施加在第一掺杂区(211)与第二掺杂区(212)之间的电压。沟槽隔离结构(400)从半导体层(100)前侧的第一表面(101)延伸到半导体层(100)中，并且分割内部部分(110)、过渡部分(120)和外部部分(130)中的至少一者。(120)和外部部分(130)中的至少一者。(120)和外部部分(130)中的至少一者。
【技术实现步骤摘要】
高电压半导体装置
[0001]本公开内容的示例涉及具有用于内部部分与外部部分之间的径向场分布的过渡部分的高电压半导体装置。具体地，本公开内容涉及在功率电子装置中使用的集成电路。
技术介绍
[0002]CMOS技术(互补金属氧化物半导体)中的HV(高电压)半导体装置形成或包括以下两方面之间的接口：一方面是输入电压低于5V的标准CMOS装置，另一方面是在高于30V的电压下工作的工业或消费者电路。这样的HV半导体装置的典型应用是机器人、机动车辆和用于MEMS(微机电系统)的驱动器。通常，大多数信号处理是在CMOS部件中在低工作电压下进行的，并且仅输出信号接口和/或输入信号接口在较高的信号电平下工作并且/或者要求较高的电流驱动和吸收能力。这样的HV半导体装置的示例是使得微控制器或数字信号处理器(DSP)能够高效地接通和关断功率半导体开关的栅极驱动器电路。
[0003]一直需要以很少的额外工作来进一步改善功率电子装置的装置特性并且/或者在不牺牲性能的情况下减小芯片面积。
技术实现思路
[0004]本公开内容的实施方式涉及一种半导体装置，该半导体装置具有用于内部部分与外部部分之间的径向场分布的过渡部分，并且以使电子元件能够容易地彼此对接并且/或者使电子元件能够容易地与不同电压域对接的方式将电子元件集成在该过渡部分中。可以减小芯片面积，并且可以避免集成的电子元件之间的关键相互作用。
[0005]为此，本公开内容的实施方式涉及具有下述半导体层的半导体装置，所述半导体层包括内部部分、横向围绕内部部分的外部部分以及横向围绕内部部分并将内部部分和外部部分隔开的过渡部分。第一电子元件包括形成在内部部分中的第一掺杂区和形成在外部部分中的第二掺杂区。第一电子元件被配置成至少暂时地阻断施加在第一掺杂区与第二掺杂区之间的电压。沟槽隔离结构从第一表面延伸到半导体层中，并且分割内部部分、过渡部分和外部部分中的至少一者。
[0006]本领域技术人员在阅读以下具体实施方式并查看附图后将认识到另外的特征和优点。
附图说明
[0007]包括附图以提供对实施方式的进一步理解，并且将附图并入本说明书并构成本说明书的一部分。附图示出了半导体装置的实施方式，并与说明书一起用于说明实施方式的原理。在以下详细描述和权利要求中描述了另外的实施方式。各种所示实施方式的特征可以彼此组合。
[0008]图1A是根据实施方式的具有将过渡部分划分成区块的沟槽隔离结构的HV半导体装置的示意性平面图。
[0009]图1B是根据另一实施方式的具有将内部部分划分成扇区的沟槽隔离结构的HV半导体装置的示意性平面图。
[0010]图1C是根据又一实施方式的具有将外部部分划分成区块的沟槽隔离结构的HV半导体装置的示意性平面图。
[0011]图2是根据实施方式的具有沟槽隔离结构的半导体装置的一部分的示意性垂直截面图。
[0012]图3A至图3C是根据另外的实施方式的沟槽隔离结构的示意性垂直截面图。
[0013]图4A是根据实施方式的包括PDSOI(部分耗尽绝缘体上硅)半导体二极管的半导体装置的一部分的示意性垂直截面图。
[0014]图4B是根据另一实施方式的包括具有漏极延伸的PDSOI MOSFET的半导体装置的一部分的示意性垂直截面图。
[0015]图5A和图5B是根据涉及包括多个短沟槽的沟槽隔离结构的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0016]图6A至图6D是根据涉及将过渡部分划分成区块的沟槽隔离结构的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0017]图7A至图7D是根据涉及从内部沟槽结构延伸至横向围绕外部部分的外部沟槽结构的沟槽隔离结构的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0018]图8是根据具有圆形过渡部分的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0019]图9是根据具有椭圆形过渡部分的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0020]图10是根据实施方式的具有由内部部分围绕的中心部分的半导体装置的示意性平面图。
[0021]图11是根据涉及从内部沟槽结构延伸至外部沟槽结构并将过渡部分划分成六个扇区的沟槽隔离结构的实施方式的半导体装置的示意性平面图。
[0022]图12是根据具有将内部部分划分成扇区的沟槽结构并且具有包括结隔离区的过渡部分的实施方式的半导体装置的一部分的示意性平面图。
[0023]图13是根据具有将内部部分划分成扇区的沟槽结构并且具有包括结隔离区的过渡部分的实施方式的半导体装置的一部分的示意性平面图，所述结隔离区具有相反掺杂的子区块。
[0024]图14是根据具有将内部部分划分成扇区的沟槽结构、具有在过渡部分与外部部分之间的闭合沟槽环并且具有从闭合沟槽环延伸到过渡部分中的结区沟槽的实施方式的半导体装置的一部分的示意性平面图。
[0025]图15是根据具有将内部部分划分成扇区的沟槽结构并且具有包括相同导电类型的结隔离区和延伸区的过渡部分的实施方式的半导体装置的一部分的示意性平面图。
[0026]图16是根据具有将内部部分划分成扇区的沟槽结构并且具有包括窄的结隔离区的过渡部分的实施方式的半导体装置的一部分的示意性平面图。
[0027]图17是根据另一实施方式的栅极驱动器电路的示意性框图。
具体实施方式
[0028]在下面的详细描述中，参照形成该详细描述的一部分的附图，并且在附图中通过
图示的方式示出了可以实践半导体装置的特定实施方式。应当理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构上或逻辑上的改变。例如，针对一个实施方式示出或描述的特征可以用在其他实施方式上或与其他实施方式结合使用以得到另外的实施方式。本公开内容旨在包括这样的修改和变型。使用特定语言来描述示例，而不应被解释为限制所附权利要求的范围。附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明目的。如果没有另外说明，则对应的元件在不同附图中用相同的附图标记表示。
[0029]术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放式的，并且这些术语指示所陈述的结构、元件或特征的存在，但不排除附加元件或特征的存在。除非上下文另外明确指出，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数和单数。
[0030]术语“电连接”描述电连接元件之间的永久性低电阻欧姆连接，例如相关元件之间的直接接触或经由金属和/或重掺杂半导体材料的低电阻连接。
[0031]术语“功率半导体装置”是指具有至少30V(例如48V、100V、600V、1.6kV、3.3kV或更高)的高电压阻断能力并且具有至少200mA(例如1A、10A或更多)的标称导通状态电流或正向电流的半导体装置。
[0032]SOA(安全工作区)定义可以预期半导体装置在没有自损的情况下工作的电压、电流和环境条件。由针对装置参数(如最大连续负载电流、最大栅极电压以及其他参数)所公布的最大值指定SOA。
[0033]MOSFET(本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：半导体层(100)，其包括内部部分(110)、横向围绕所述内部部分(110)的外部部分(130)以及横向围绕所述内部部分(110)并将所述内部部分(110)和所述外部部分(130)隔开的过渡部分(120)；第一电子元件(210)，其包括形成在所述内部部分(110)中的第一掺杂区(211)和形成在所述外部部分(130)中的第二掺杂区(212)，其中，所述第一电子元件(210)被配置成至少暂时地阻断施加在所述第一掺杂区(211)与所述第二掺杂区(212)之间的电压；以及沟槽隔离结构(400)，其从所述半导体层(100)前侧的第一表面(101)延伸到所述半导体层(100)中，其中，所述沟槽隔离结构(400)分割所述内部部分(110)、所述过渡部分(120)和所述外部部分(130)中的至少一者。2.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：绝缘体层(920)，其中，所述半导体层(100)被形成在所述绝缘体层(920)上，并且其中，所述沟槽隔离结构(400)从所述第一表面延伸至所述绝缘体层(920)。3.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中，所述第一电子元件(210)包括二极管(230)，其中，所述第一掺杂区(211)形成所述二极管(230)的第一电极区(231)的至少一部分，其中，所述第二掺杂区(212)形成所述二极管(230)的第二电极区(232)的至少一部分，并且其中，所述第一电极区(231)和所述第二电极区(232)形成pn结。4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中，所述第一电子元件(210)包括绝缘栅场效应晶体管(240)，其中，所述第一掺杂区(211)形成第一源极/漏极区(241)的至少一部分，其中，所述第二掺杂区(212)形成第二源极/漏极区(242)的至少一部分，并且其中，在所述绝缘栅场效应晶体管(240)的导通状态下，电荷载流子沟道连接所述第一源极/漏极区(241)和所述第二源极/漏极区(242)。5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置，其中，所述沟槽隔离结构(400)横向延伸穿过所述内部部分(110)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其中，所述沟槽隔离结构(400)从至少所述内部部分(110)横向延伸至至少所述外部部分(130)。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述沟槽隔离结构(400)包括沿着连接所述内部部分(110)和所述外部部分(130)的直沟槽线而形成的多个短沟槽(401)。8.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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