[發(fā)明專利]高壓垂直功率部件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911099089.0
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN110676310B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設計）人: S·梅納德;G·戈蒂埃
• 申請（專利權(quán)）人: 意法半導體(圖爾)公司;法國國立圖爾大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/747;H01L29/87
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及高壓垂直功率部件。一種垂直功率部件，包括第一導電類型的硅襯底，在襯底的下表面上有第二導電類型的阱。第一阱在部件外圍處與絕緣多孔硅圓環(huán)接界。多孔硅環(huán)的上表面僅與第一導電類型的襯底接觸。絕緣多孔硅圓環(huán)向下穿入襯底中至大于阱的厚度的深度。

本申請是申請日為2014年10月16日、申請?zhí)枮?01410553425.5、發(fā)明名稱為“高壓垂直功率部件”的發(fā)明專利申請的分案申請。

優(yōu)先權(quán)要求

本申請要求2013年10月17日提交的法國專利申請No.1360094的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容在此通過引用在法律允許的最大范圍內(nèi)被并入本文。

技術領域

本公開內(nèi)容涉及一種能夠耐受高電壓(高于500V)的垂直半導體功率部件，并且更具體而言涉及該部件的外圍的結(jié)構(gòu)。

背景技術

圖1至圖4顯示了具有垂直結(jié)構(gòu)的三端雙向可控硅型(triac-type)高電壓功率部件的截面圖。這些不同示意圖中的三端雙向可控硅的區(qū)別在于它們的外圍。

總體而言，附圖顯示由輕摻雜的N型襯底1(N^-)形成的三端雙向可控硅。襯底1的上表面和下表面包含P型摻雜層或阱3和阱4。上部層3包含重摻雜的N型區(qū)域5(N⁺)，并且下部層4在俯視圖中與由區(qū)域5占據(jù)的區(qū)域基本上互補的區(qū)域中包含重摻雜的N型區(qū)域6(N⁺)。主要電極A1和A2分別被設置在襯底1的上表面和下表面上。根據(jù)這些情形，電極A2在襯底1的下表面的全部或者部分上擴展。該結(jié)構(gòu)還包含在其上表面?zhèn)壬系钠渖嫌袞艠O電極的柵極區(qū)域(未示出)。

圖1顯示了臺面技術的三端雙向可控硅。P型層3和4分別分布在輕摻雜襯底1(N^-)的整個上表面和整個下表面之上擴展。環(huán)形溝槽被形成在三端雙向可控硅的上表面的外圍處，并且比層3更深地穿入襯底1。類似地，溝槽也被形成在三端雙向可控硅的下表面的外圍處，并且比層4更深地穿入襯底1。這些溝槽被填充有鈍化玻璃9，從而形成玻璃鈍化層。P型層3和4與襯底1之間的PN結(jié)浮現(xiàn)于玻璃層9上。主電極A1和A2被分別設置在三端雙向可控硅的上表面和下表面上。

圖2顯示了平坦技術的三端雙向可控硅。在輕摻雜N型硅襯底1(N^-)中分別在襯底1的上表面?zhèn)群拖卤砻鎮(zhèn)壬闲纬蒔型阱3和阱4。三端雙向可控硅的上部外圍和下部外圍因此對應于襯底1。在阱3和阱4上分別設置主電極A1和A2。絕緣層11被設置在三端雙向可控硅的上表面和下表面的未被電極A1和A2覆蓋的部分上。在襯底1中在三端雙向可控硅的上表面的外圍和下表面的外圍處分別形成重摻雜N型溝道停止環(huán)13和14(N⁺)。

圖3顯示了“平面阱”技術的三端雙向可控硅。圖3中的部件與圖2中的部件的區(qū)別在于：圖3中的部件由P型擴散壁15所包圍。三端雙向可控硅的下表面完全被主電極A2覆蓋，并且P型層4在襯底1的整個下表面之上延伸直至壁15。P型阱3在三端雙向可控硅的上表面上延伸且在擴散壁15前停止。溝道停止環(huán)13被設置在襯底1中在阱3和壁15之間。環(huán)形電極17可以覆蓋溝道停止環(huán)13。

圖4顯示了“平面阱”技術的三端雙向可控硅的變體，諸如關于2012年5月30日提交的法國專利申請No.1254987(通過引用并入)的圖2描述的那樣。圖4所示的三端雙向可控硅與圖3所示的三端雙向可控硅的不同之處在于：在其下表面?zhèn)壬希鼑考臄U散外圍壁15的下部部分已變?yōu)樾纬山^緣環(huán)19的絕緣的多孔硅。多孔硅絕緣環(huán)19比層4的厚度更深地向下穿入到襯底1中。

圖1至圖4中的每個三端雙向可控硅都有各種優(yōu)勢和不利之處。

實際中，在圖1所示的臺面結(jié)構(gòu)中，刻蝕溝槽的步驟、使用鈍化玻璃9填充溝槽的步驟以及切割鈍化玻璃9的步驟難于實施。