[发明专利]包括附加迹线的半导体功率器件及制造半导体功率器件的方法

说明书

提供了一种半导体功率器件(100)和一种制造半导体功率器件的方法。所述半导体功率器件包括：第一衬底(110)、第二衬底(120)、堆叠件(130)和互连结构(140，141)。第一衬底包括第一表面上的第一图案化导电层和开关半导体元件(115)。第二衬底包括面向所述第一表面的第二表面和位于第二表面上的第二图案化导电层。堆叠件包括导电迹线(132)和电介质材料层(131)。电介质材料层被设置在所述第一图案化导电层或所述该第二图案化导电层上，且所述电介质材料层将所述导电迹线与设置有所述堆叠件的所述图案化导电层隔离。所述互连结构提供所述衬底的导电层或区域的至少一个电气连接。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件以及制造这样的器件的方法。功率器件能够切换相对高的电流和/或能够在相对高的电压时进行切换。这样的电流可以是在一到几百安培的量级上，且这样的电压可以是在几百到几千伏特的量级上。

背景技术

已公开美国专利申请US2004/207968A1公开了一种具有若干个功率开关的功率开关模块，该已公开美国专利申请通过引用的方式纳入。每个功率开关包括第一衬底和第二衬底，该第一衬底和该第二衬底都具有若干个导电区域，用于传导电流并且在它们的表面中的至少一个上提供信号。绝缘栅双极型晶体管被设置在该第一衬底的导电区域上。这些晶体管的一侧是晶体管的集电极，并且该集电极被直接联接至该第一衬底的导电区域。这些晶体管的另一侧包括发射极和栅极。由导电圆柱体形成的互连结构被设置在发射极和栅极与该第二衬底的特定导电区域之间。如所引用的专利申请的图3中示出的并且如其说明书中描述的，第二衬底60的导电区域64(其是发射极联接到的导电区域64)是相对大的，因为它必须传导相对大的电流。然而，因为栅极也必须接收信号，所以在导电区域内部制造分立的导电区域(在所引用的专利申请的图3中未编号)。借助于导电区域之间的相对大的间隙而将分立的导电区域与导电区域64隔离。在实际的实施方案中，由于制造的特性，间隙是1毫米宽，存在有分立的导电区域的层是相对厚的，以能够传导高电流，因此必须在导电区域64与分立的导电区域之间制造的间隙也是相对宽的。这产生了多个缺点。例如，晶体管必须是相对大的，因为发射极与栅极之间的距离必须适应于间隙的大小。替代地，可以在发射极与发射极必须连接至的导电区域64之间使用极少量的互连结构，因为大间隙由发射极的并未设置互连结构的一部分来补偿。较少的互连结构导致太高的电阻，且还可能导致热量朝向该第二衬底的传导太小。多种寄生效应从相对宽的间隙以及连接到栅极的导电区域64被连接到发射极的导电区域64包围这一事实获得。此外，在导电区域64内部，电流密度可能变化太大，因为导电区域64局部地具有小得多的横截面面积。至少可以得出结论，连接到栅极的分立的导电区域限制功率开关的最大性能。

发明内容

本发明的目的之一是提供更好地运行的半导体功率器件。为此目的，根据本发明的一个方面，提供了一种如权利要求中所限定的半导体功率器件。为此目的，根据本发明的另一方面，提供了一种如权利要求中所限定的制造半导体功率器件的方法。实施方案被限定在从属权利要求中。

本发明的一个方面提供了一种半导体功率器件。该半导体功率器件包括第一衬底、第二衬底、堆叠件和互连结构。该第一衬底包括开关半导体元件和第一图案化导电层。该第一衬底具有第一表面，该第一图案化导电层设置在该第一表面上。该开关半导体元件被设置在该第一图案化导电层上。该第二衬底包括第二图案化导电层和面向该第一表面的第二表面。该第二图案化导电层被设置在该第二表面上。该堆叠件包括导电迹线(track)和电介质材料层。该电介质材料层被至少部分地设置在该第一图案化导电层或第二图案化导电层上，且该电介质材料层将该导电迹线与其上设置有该堆叠件的所述图案化导电层隔离。该互连结构用于提供位于一侧的该第一图案化导电层、该开关半导体元件的表面或该导电迹线与位于另一侧的该第二图案化导电层或该导电迹线之间的至少一个电气连接。