[實用新型]單片半導體器件和半導體器件

有效

• 申請號: 201720869307.4
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN207367973U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: J·W·霍爾;G·M·格里弗納
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張小穩

本公開涉及單片半導體器件和半導體器件。本實用新型要解決的一個技術問題是提供改進的單片半導體器件和改進的半導體器件。該單片半導體器件包括襯底，所述襯底具有部分地延伸通過所述襯底的開口；形成在所述開口內的半導體材料；形成在所述半導體材料內的功率半導體器件；控制邏輯電路，形成在所述開口外部的所述襯底的一部分中以控制所述功率半導體器件；以及第一隔離溝槽，形成在所述半導體材料中以隔離所述功率半導體器件和所述控制邏輯電路。通過本實用新型，可以獲得改進的單片半導體器件和改進的半導體器件。

技術領域

本公開一般涉及半導體器件，并且更具體地，涉及用于單片集成的功率器件和控制邏輯的半導體器件。

背景技術

半導體晶片或襯底可以用各種基底襯底材料制成，例如用硅(Si)、鍺、磷化鋁、砷化鋁、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、氮化鎵之上的氮化鋁鎵(AlGaN/GaN)、磷化銦、碳化硅(SiC)或用于結構支撐的其它體材料。多個半導體管芯形成在由非有源的管芯間襯底區或鋸道(saw street)分開的晶片上。鋸道提供切割區以將半導體晶片分割成單獨的半導體管芯。

功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)通常用于切換相對較大的電流。許多應用需要數個功率MOSFET，例如以獨立地控制不同負載中的電流。例如，汽車可能需要分開的功率MOSFET來切換通過上下滾動窗戶、調整后視鏡和調整汽車座椅的位置的致動器的電流。功率MOSFET還可以用于將電流切換到窗戶和鏡子內的加熱元件，或者用作將電池電壓轉換為另一電壓的開關模式電源的一部分。在這種應用中，電流可能相對較高，導致需要高密度、低損耗的開關，從而導致高效率。

用于切換電流的每個功率器件需要控制邏輯來確定何時接通和斷開開關。通常，用于每個功率器件的控制邏輯位于控制邏輯半導體封裝中，并且功率器件中的每一個被分開地封裝并放置在公共印刷電路板(PCB)上或遠離控制邏輯封裝。多個分開的半導體封裝增加了成本并消耗了PCB面積。

實用新型內容

本實用新型要解決的一個問題是提供改進的單片半導體器件和改進的半導體器件。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種單片半導體器件，包括：襯底，所述襯底具有部分地延伸通過所述襯底的開口；形成在所述開口內的半導體材料；形成在所述半導體材料內的功率半導體器件；控制邏輯電路，形成在所述開口外部的所述襯底的一部分中以控制所述功率半導體器件；以及第一隔離溝槽，形成在所述半導體材料中以隔離所述功率半導體器件和所述控制邏輯電路。

在一個實施例中，所述功率半導體器件包括垂直功率半導體器件。

在一個實施例中，所述單片半導體器件還包括形成在所述開口外部的所述襯底的所述一部分中的第二隔離溝槽，以將第一控制邏輯電路與第二控制邏輯電路隔離。

在一個實施例中，所述單片半導體器件還包括形成在所述功率半導體器件和所述控制邏輯電路之上的互連結構。

在一個實施例中，所述襯底包括絕緣體上硅SOI襯底。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種半導體器件，包括：襯底；功率區域，形成在所述襯底的第一部分中，其中所述功率區域包括功率半導體器件；控制區域，形成在所述襯底的第二部分中，其中所述控制區域包括控制所述功率半導體器件的控制邏輯電路；以及第一隔離溝槽，形成在所述功率區域和所述控制區域之間，以隔離所述控制邏輯電路和所述功率半導體器件。

在一個實施例中，所述功率半導體器件包括垂直功率半導體器件。

在一個實施例中，所述半導體器件還包括形成在所述控制區域中的第二隔離溝槽，以將第一控制邏輯電路與第二控制邏輯電路隔離。

在一個實施例中，所述半導體器件還包括形成在所述功率區域和所述控制區域之上的互連結構。

在一個實施例中，所述襯底包括絕緣體上硅SOI襯底。