多电压域装置和栅极驱动器集成电路制造方法及图纸

本发明专利技术公开了多电压域装置和栅极驱动器集成电路。多电压域装置包括半导体层，该半导体层包括第一电压域、第二电压域和在横向方向上电隔离第一电压域和第二电压域的隔离区域。隔离区域至少包括一个深沟槽隔离势垒。层堆叠布置在半导体层上，并且包括：堆叠绝缘体层；第一线圈，其布置在堆叠绝缘体层中；以及第二线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并在横向方向上与第一线圈横向分离。第一线圈和第二线圈在横向方向上彼此磁耦合。第一线圈包括垂直布置在第一区域上方并且电耦接至第一电压域的端子，并且第二线圈包括垂直布置在第二区域上方并且电耦接至第二电压域的端子。电耦接至第二电压域的端子。电耦接至第二电压域的端子。

【技术实现步骤摘要】
多电压域装置和栅极驱动器集成电路


[0001]本公开内容总体上涉及多电压域装置和栅极驱动器集成电路，并且更具体地涉及具有半导体层的多电压域装置和栅极驱动器集成电路。

技术介绍

[0002]高电压(HV)栅极驱动器电路可以包括用于驱动低侧晶体管开关的低电压(LV)栅极驱动器和用于驱动高侧晶体管开关的高电压(HV)栅极驱动器。LV栅极驱动器被布置在低电压域中，而HV栅极驱动器被布置在高电压域中。实际上，栅极驱动器还包括端接区域，该端接区域将高电压域与低电压域隔离并且可以被称为隔离端接区域。因此，端接区域在两个电压域之间提供了高电压隔离势垒。
[0003]通常，HV栅极驱动器从位于低电压域中的电路接收控制信号以及其他可能的通信信号。因此，从低电压域通过端接区域将这些信号发送到高电压域。
[0004]可以通过垂直无芯变压器传送信号。然而，垂直无芯变压器需要厚的氧化物例如层间绝缘(ILD)以隔离变压器的垂直的相对的两侧。这同样适用于电容耦合技术，在电容耦合技术中，板一个放置在另一个之上，并且通过ILD进行垂直分离。在这两种情况下，ILD厚度决定了隔离范围。扩大隔离需要改变ILD，因此需要改变制造工艺，这包括需要改变一定的最小数目的金属层以保证初级线圈与次级线圈之间有足够的ILD和/或需要特殊的后道(BEOL)工艺。因此，从制造的角度来看，这些用于适应不同隔离级别的垂直布置成本高且效率低，并且对于HV栅极驱动器处理而言并不实用。
[0005]因此，可能需要一种具有无芯变压器的改进装置，该改进装置更容易且经济地根据不同电压隔离要求进行尺寸调整。

技术实现思路

[0006]实施方式提供了一种具有半导体层的多电压域装置，该半导体层包括第一主表面和与第一主表面相对布置的第二主表面。半导体层包括第一区域，其包括在第一电压域中操作的第一电路；第二区域，其包括在不同于第一电压域的第二电压域中操作的第二电路；以及隔离区域，其在平行于第一主表面和第二主表面延伸的横向方向上将第一区域和第二区域电隔离，其中，隔离区域至少包括一个深沟槽隔离势垒，深沟槽隔离势垒中的每个深沟槽隔离势垒从第一主表面垂直延伸到第二主表面。多电压域装置还包括布置在半导体层的第一主表面上的层堆叠，层堆叠包括：多个子绝缘体层，其形成堆叠绝缘体层；第一线圈，其布置在堆叠绝缘体层中；以及第二线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并且通过堆叠绝缘体层在横向方向上与第一线圈横向分离，其中，第一线圈和第二线圈在横向方向上彼此磁耦合，其中，第一线圈至少包括垂直布置在第一区域上并且电耦接至第一电路的两个第一端子，并且其中，第二线圈至少包括垂直布置在第二区域上并且电耦接至第二电路的两个第二端子。
[0007]实施方式提供了一种具有半导体层的栅极驱动器集成电路，该半导体层包括第一
主表面和与第一主表面相对布置的第二主表面。半导体层包括：高侧区域，其包括根据包括第一低电源端子和第一高电源端子的第一对电源端子在第一电压域中操作的第一电路；低侧区域，其包括根据包括第二低电源端子和第二高电源端子的第二对电源端子在低于第一电压域的第二电压域中操作的第二电路；以及隔离区域，其在平行于第一主表面和第二主表面延伸的横向方向上将高侧区域和低侧区域电隔离，其中，隔离区域至少包括一个深沟槽隔离势垒，深沟槽隔离势垒中的每个深沟槽隔离势垒从第一主表面垂直延伸到第二主表面。栅极驱动器集成电路还包括布置在半导体层的第一主表面上的层堆叠，层堆叠包括：多个子绝缘体层，其形成堆叠绝缘体层；第一线圈，其布置在堆叠绝缘体层中；以及第二线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并且通过堆叠绝缘体层在横向方向上与第一线圈横向分离，其中，第一线圈和第二线圈在横向方向上彼此磁耦合，其中，第一线圈至少包括垂直布置在高侧区域上并且电耦接至第一电路的两个第一端子，并且其中，第二线圈至少包括垂直布置在低侧区域上并且电耦接至第二电路的两个第二端子。
[0008]实施方式提供了一种具有半导体层的多电压域装置，该半导体层包括第一主表面和与第一主表面相对布置的第二主表面。半导体层包括：第一区域，其包括在第一电压域中操作的第一电路；第二区域，其包括在不同于第一电压域的第二电压域中操作的第二电路；以及隔离区域，其在平行于第一主表面和第二主表面延伸的横向方向上将第一区域和第二区域电隔离，其中，隔离区域至少包括一个深沟槽隔离势垒，所述深沟槽隔离势垒中的每个深沟槽隔离势垒从第一主表面垂直延伸到第二主表面。多电压域装置还包括：层堆叠，其布置在半导体层的第一主表面上，层堆叠包括：多个子绝缘体层，其形成堆叠绝缘体层；第一线圈，其布置在堆叠绝缘体层中；以及第二线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并且通过堆叠绝缘体层在横向方向上与第一线圈横向分离；第三线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并且通过堆叠绝缘体层在横向方向上与第一线圈和第二线圈分离；以及第四线圈，其布置在堆叠绝缘体层中并且通过堆叠绝缘体层在横向方向上与第一线圈、第二线圈和第三线圈分离，其中，第一线圈和第二线圈在横向方向上彼此磁耦合，其中，第三线圈和第四线圈在横向方向上彼此磁耦合，其中，第一线圈至少包括垂直布置在第一区域上并且电耦接至第一电路的两个第一端子，其中，第二线圈至少包括垂直布置在第二区域上并且电耦接至第二电路的两个第二端子，其中，第三线圈至少包括垂直布置在第一区域上并且电耦接至第一电路两个第三端子，并且其中，第四线圈至少包括垂直布置在第二区域上并且电耦接至第二电路的两个第四端子。
附图说明
[0009]在本文中参照附图对实施方式进行描述。
[0010]图1A示出了根据一个或更多个实施方式的横向无芯变压器的俯视图。
[0011]图1B示出了根据一个或更多个实施方式的包括图1A中所示的横向无芯变压器的多电压域装置在切割线AA处截取的截面图。
[0012]图2示出了根据一个或更多个实施方式的多电压域装置的示例变型的截面图。
[0013]图3示出了根据一个或更多个实施方式的多电压域装置的示例变型的截面图。
[0014]图4示出了根据一个或更多个实施方式的多电压域装置的示例变型的俯视图。
[0015]图5A示出了根据一个或更多个实施方式的横向无芯变压器通信系统的示意图。
[0016]图5B示出了根据一个或更多个实施方式的又一横向无芯变压器通信系统的示意图。
[0017]图6A和图6B示出了根据一个或更多个实施方式的另一横向无芯变压器通信系统的示意图。
[0018]图7示出了根据一个或更多个实施方式的使用横向无芯变压器的能量传送电路的示意框图。
[0019]图8是根据一个或更多个实施方式的功率模块的示意性框图。
具体实施方式
[0020]在下文中，阐述细节以提供对示例性实施方式的更全面的解释。然而，对于本领域技术人员明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施方式。在其他情况下，为了避免模糊实施方式，公知的结构和装置以框图形式或以示意图被示出而不是被详细示出。另外，除非另有特别说明，否则在下文中描述的不同实施方式的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电压域装置，包括：半导体层，其包括第一主表面和与所述第一主表面相对布置的第二主表面，其中，所述半导体层包括：第一区域，其包括在第一电压域中操作的第一电路，第二区域，其包括在不同于所述第一电压域的第二电压域中操作的第二电路，以及隔离区域，其在平行于所述第一主表面和所述第二主表面延伸的横向方向上将所述第一区域和所述第二区域电隔离，其中，所述隔离区域至少包括一个深沟槽隔离势垒，所述深沟槽隔离势垒中的每个深沟槽隔离势垒从所述第一主表面垂直延伸到所述第二主表面；以及层堆叠，其布置在所述半导体层的第一主表面上，所述层堆叠包括：多个子绝缘体层，其形成堆叠绝缘体层；第一线圈，其布置在所述堆叠绝缘体层中；以及第二线圈，其布置在所述堆叠绝缘体层中并且通过所述堆叠绝缘体层在所述横向方向上与所述第一线圈横向分离，其中，所述第一线圈和所述第二线圈在所述横向方向上彼此磁耦合，其中，所述第一线圈至少包括垂直布置在所述第一区域上方并且电耦接至所述第一电路的两个第一端子，并且其中，所述第二线圈至少包括垂直布置在所述第二区域上方并且电耦接至所述第二电路的两个第二端子。2.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中，所述第一线圈和所述第二线圈被配置成经由它们之间的磁耦合跨过所述隔离区域在所述第一电路与所述第二电路之间发送通信信号。3.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一电路包括发送器，所述发送器被配置成生成通信信号并将所述通信信号发送至所述第一线圈，并且所述第二电路包括接收器，所述接收器被配置成从所述第二线圈接收所述通信信号，其中，所述通信信号经由所述第一线圈与所述第二线圈之间的磁耦合跨过所述隔离区域被发送。4.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一区域包括围绕所述隔离区域的第一边缘区域，所述第二区域包括第二边缘区域，所述第二边缘区域由所述隔离区域围绕，使得所述第一边缘区域与所述第二边缘区域横向分离，所述第一线圈垂直布置在所述第一边缘区域上方，所述第二线圈垂直布置在所述第二边缘区域上方，并且所述第一线圈围绕所述第二线圈。5.根据权利要求4所述的多电压域装置，其中：所述第一线圈被约束在所述第一边缘区域的垂直延伸范围内，并且所述第二线圈被约束在所述第二边缘区域的垂直延伸范围内。6.根据权利要求4所述的多电压域装置，其中，所述第一线圈与所述第二线圈为同心线圈。
7.根据权利要求6所述的多电压域装置，其中，所述隔离区域相对于所述第一线圈和所述第二线圈是同心的。8.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中，所述第一线圈与所述第二线圈之间的最小横向间隔等于或大于所述隔离区域的最大横向尺寸。9.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一线圈完全布置在所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区内，并且所述第二线圈完全布置在所述层堆叠的由所述第二区域的垂直延伸范围界定的第二区内。10.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一线圈完全布置在所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区内，并且所述第二线圈从所述层堆叠的由所述第二区域的垂直延伸范围界定的第二区延伸，并且在所述横向方向上进一步部分地延伸到所述隔离区域上方。11.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一线圈从所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区延伸，并且在所述横向方向上进一步部分地延伸到所述隔离区域上方，并且所述第二线圈从所述层堆叠的由所述第二区域的垂直延伸范围界定的第二区延伸，并且在所述横向方向上进一步部分地延伸到所述隔离区域上方。12.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中：所述第一线圈完全布置在所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区内，并且所述第二线圈从所述层堆叠的由所述第二区域的垂直延伸范围界定的第二区延伸，并且在所述隔离区域上方进一步横向延伸到所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区中。13.根据权利要求1所述的多电压域装置，其中，所述层堆叠还包括：第三线圈，其布置在所述堆叠绝缘体层中并且与所述第一线圈和所述第二线圈横向分离，第四线圈，其布置在所述堆叠绝缘体层中并且与所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈横向分离，其中，所述第三线圈至少包括垂直布置在所述第一区域上方并且电耦接至所述第一电路的两个第三端子，并且其中，所述第四线圈至少包括垂直布置在所述第二区域上方并且电耦接至所述第二电路的两个第四端子。14.根据权利要求13所述的多电压域装置，其中：所述层堆叠还包括端部开口的虚设线圈，所述端部开口的虚设线圈包括与所述第二线圈的绕组垂直交错的绕组，从而形成被配置成阻挡电场的屏蔽壁，以及所述第二线圈横向布置在所述第一线圈与所述第四线圈之间，并且所述第一线圈横向布置在所述第三线圈与所述第二线圈之间。
15.根据权利要求14所述的多电压域装置，其中：所述第三线圈完全布置在所述层堆叠的由所述第一区域的垂直延伸范围界定的第一区内，并且所述第四线圈完全布置在所述层堆叠的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马西莫，
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：