[實用新型]豎直功率部件

有效

• 申請號: 201320314847.8
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN203277390U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: S·梅納德;G·高蒂爾
• 申請（專利權）人: 意法半導體(圖爾)公司;法國國立圖爾大學
• 主分類號: H01L29/74
• 分類號: H01L29/74;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本公開涉及一種能夠承受高電壓(典型地，大于500V)的豎直功率部件，并且更具體地針對此類部件的外圍結構。

背景技術

圖1為豎直功率部件的截面圖，圖示出以所謂的“平面”技術形成部件的外圍以保護部件邊緣的方法。

在該示例中示出的部件為包括輕摻雜N-型硅襯底1(N^-)的三端雙向可控硅開關元件，其中，其具有10¹⁴至10¹⁵原子/cm³范圍的當前摻雜，具有包括在除了部件的外圍之外的幾乎在整個表面上面延伸的P-型摻雜阱3(P)的其上表面，并且具有包括在部件的整個表面上面延伸的P-型摻雜層5(P)的其下表面。上阱3包含重摻雜N-型區域4(N⁺)，并且下層5包含基本與由區域4占據的面積互補的面積(在俯視圖中)中的重摻雜N-型區域6(N⁺)。上阱3進一步包括小的重摻雜N-型區域8(N⁺)。在部件的下表面側上，傳傳導極A2覆蓋整個部件表面，并且在上表面側上，傳傳導極A1覆蓋阱3的一部分和區域4，柵極電極G覆蓋阱3的一部分和區域8，并且例如由氧化硅制成的絕緣層9覆蓋上表面的沒有被電極遮蓋的部分。不管電極A2與A1之間的偏置，如果提供了柵極控制，部件就變成傳導的。傳導從電極A2至電極A1經過包括區域5、1、3和4的豎直半導體閘流管，或者從電極A1至電極A2經過包括區域3、1、5和6的豎直半導體閘流管發生。計算襯底1的厚度和摻雜等級，從而使得三端雙向可控硅開關元件在斷開狀態下能夠承受高電壓，例如，在600伏特至800伏特之間的電壓。

三端雙向可控硅開關元件被P-型摻雜擴散壁11(P)完全環繞，擴散壁11從襯底的上表面和下表面起形成，并且跨整個襯底厚度延伸。在部件的下表面側上，層5橫向地延伸直至擴散壁11，并且在上表面側上，阱3在擴散壁11前面停止。壁11特別地具有使襯底1的橫向表面絕緣的作用，并且因此避免當部件的下電極A2被焊接至外部器件的接觸區時由于焊錫隆起導致的部件的可能的短路。為了避免在部件的邊緣處發生擊穿，應該在P-型阱3和擴散壁11的界限之間提供距離。在該示例中，重摻雜N-型溝道停止環13(N⁺)被進一步布置在阱3和壁11之間，并環繞阱3。

圖1中的結構的缺點與由P-型阱3(發射極)、N-型襯底1(基極)和擴散P-型壁11(集電極)形成的寄生橫向雙極性晶體管的存在有關。此類寄生橫向晶體管在某些使用配置中不利地影響部件的性能。特別地，這一晶體管的存在導致象限Q4中的啟動敏感性下降，也就是，當在電極A1與A2之間施加負電壓時，以及當通過在柵極G上施加正電流而啟動部件時。換言之，這一晶體管的存在導致用于在象限Q4中的啟動所必需的柵極電流的強度的增加。此外，寄生橫向晶體管的存在導致當在電極A1和A2之間的電壓由正值切換至負值時部件由導通狀態切換至斷開狀態的速度降低。

為了降低橫向寄生晶體管的影響，已知提供了用金或用鉑摻雜襯底，或電子輻射襯底，以降低在PNP晶體管的基極區域的少數載流子的壽命，而因此降低晶體管增益。然而，此類摻雜或此類輻射具有不利地影響部件的傳導性能(增加了導通狀態的電壓降)、降低部件開啟敏感性和增加斷開狀態的泄漏電流的缺點。

實用新型內容

實施例提供了克服已知外圍結構的至少一些缺點的外圍高電壓豎直功率部件結構。

實施例提供了豎直功率部件，包括：第一傳導類型的硅襯底；在襯底的支撐單個電極的下表面側上的第二傳導類型的下層；以及在襯底的支撐傳導電極和柵極電極的上表面側上的第二傳導類型的上區域，其中部件外圍包括：在下表面側上，穿入襯底向下至比下層的深度大的深度的多孔硅絕緣環。

根據實施例，下層橫向地延伸直至絕緣環。

根據實施例，部件外圍進一步包括：在上表面側上，在襯底中豎直地延伸直至絕緣環的第二傳導類型的摻雜環。

根據實施例，上區域為在摻雜環前面橫向地停止的阱。

根據實施例，部件外圍進一步包括：在上表面側上，穿入襯底向下至比上區域的深度大的深度的多孔硅絕緣環。

根據實施例，上絕緣環在襯底中豎直地延伸直至下絕緣環。

根據實施例，上絕緣環在下絕緣環前面豎直地停止，第二傳導類型的中間環將上絕緣環的下邊緣與下絕緣環的上邊緣分開。

根據實施例，上區域為橫向地延伸直至上絕緣環的層。