[发明专利]具有功率晶体管和高电压器件的半导体装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及半导体装置，尤其是具有集成到公共半导体主体中的功率晶体管和高电压器件的半导体装置。

背景技术

诸如功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或者功率IGBT（绝缘栅双极晶体管）之类的功率晶体管广泛用作用于开关诸如马达、作用物、灯等等之类的电负载的电子开关。在许多应用中，两个功率晶体管的负载路径串联连接在用于正负供应电位的终端之间以便形成半桥电路，其中负载耦合到半桥的输出。在半桥电路中，连接在输出与用于负供应电位的终端之间的晶体管称为低侧晶体管（低侧开关），而连接在用于正供应电位的终端与输出之间的晶体管称为高侧晶体管（高侧开关）。

功率晶体管是一种电压控制的器件，其可以由控制终端接收的驱动信号（驱动电压）控制，该控制终端在MOSFET或IGBT中为栅极终端。尽管低侧晶体管可以使用参考到负供应电位的驱动信号来控制，但是驱动高侧晶体管需要参考到正供应电位或者输出终端处的电位的驱动信号，其中取决于半桥的开关状态，输出终端处的电位可能在负供应电位与正供应电位之间变化。为了驱动高侧晶体管和低侧晶体管，希望的是使用产生参考到负供应电位的控制信号的控制电路。虽然用于低侧开关的控制信号可以直接用于驱动低侧晶体管，但是可能需要电平移位器以便将用于高侧晶体管的控制信号的信号电平移到用于驱动高侧晶体管的适当信号电平或者移到适合由用于高侧晶体管的驱动电路处理的信号电平。

然而，电平移位器可能需要具有与低侧晶体管的电压阻断能力类似的电压阻断能力的高电压器件，诸如另外的晶体管。

为了降低制造成本并且减小尺寸，存在在公共半导体主体中实现功率晶体管和高电压器件的需要。

发明内容

第一实施例涉及一种半导体装置，该装置包括半导体主体、功率晶体管和高电压器件。功率晶体管包括设置在半导体主体中的源极区、漏极区、主体区和漂移区，被设置成邻近主体区并且通过栅极电介质与主体区电介质绝缘的栅极电极。高电压器件设置在处于半导体主体中的井状电介质结构内并且包括另外的漂移区。

第二实施例涉及一种半桥电路，该电路包括：低侧晶体管和高侧晶体管，每一个晶体管包括负载路径和控制终端；高侧驱动电路，其包括具有电平移位器晶体管的电平移位器；其中低侧晶体管和电平移位器晶体管集成到公共半导体主体中。

第三实施例涉及一种半导体装置。该半导体装置包括具有第一表面的半导体主体、垂直功率晶体管、边缘终止物和高电压器件。垂直功率晶体管包括设置在半导体主体中的源极区、漏极区、主体区和漂移区，被设置成邻近主体区并且通过栅极电介质与主体区电介质绝缘的栅极电极。边缘终止物设置在半导体主体的第一表面的区域中，边缘终止物限定这样的环形物，其中至少功率晶体管的源极区设置在该环形物内部。高电压器件包括漂移区，该漂移区从如边缘结构所限定的环形物内部延伸到如边缘结构所限定的环形物外部。高电压器件设置在包括电介质侧壁以及传导类型与漂移区的传导类型互补并且邻接电介质侧壁的底部区的井状结构内。

在阅读以下具体实施方式时并且在查看附图时，本领域技术人员将会认识到附加的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图解释实例。附图用来图解说明基本原理，从而只有用于理解基本原理所必要的方面才被图解说明。附图未符合比例。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1图解说明了具有集成到半导体主体中的漂移区和漂移控制区的垂直功率晶体管的垂直截面图。

图2图解说明了依照第一实施例的半导体主体的水平截面图。

图3图解说明了依照第二实施例的半导体主体的水平截面图。

图4图解说明了通过半导体主体的边缘区中的功率晶体管的漂移区的垂直截面图。

图5图解说明了通过半导体主体的边缘区中的功率晶体管的漂移控制区的垂直截面图。

图6图解说明了在半导体主体中实现的依照第一实施例的高电压器件的垂直截面图。

图7图解说明了集成到半导体主体中的功率晶体管和实现为晶体管的高电压器件的电气电路图。

图8图解说明了在半导体主体中实现的依照第二实施例的高电压器件的垂直截面图。

图9图解说明了集成到半导体主体中的功率晶体管和至少一个实现为二极管或晶体管的高电压器件的电气电路图。

图10图解说明了包括低侧晶体管、高侧晶体管、高侧驱动电路和电平移位器晶体管的半桥电路的一个实施例。