[发明专利]双极非穿通功率半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子器件的领域并且更具体地涉及根据权利要求1的序言的双极非穿通功率半导体装置和用于制造这样的功率半导体装置的方法。

背景技术

在US 5,710,442中描述具有晶片2的相控晶闸管（PCT）10，在其上在阴极侧31上布置阴极接触3。阳极接触4在与阴极侧31相对的晶片的阳极侧41上形成。在晶片2内，布置有（n-）掺杂的漂移层26。在该漂移层26上朝阴极侧31提供p掺杂的基极层5，其接触阴极接触3。（N+）掺杂的阴极层7和（p+）短区8嵌入基极层5内。它们还接触阴极电极3。横向于阴极接触3的并且通过漂移层26与它分开的是布置的栅极接触95。

在阳极侧41上，布置p掺杂的阳极层6，其接触阳极电极4。阴极和阳极侧31、41应该是平面的，在其处分别安置阳极层6和基极层5的外侧并且在该平面上布置接触3、4。

晶片2包括具有在阴极和阳极侧31、41之间测量的晶片厚度23的内区22，和环绕该内区22的终止区24。在终止区24中，存在p掺杂的第一和第二边缘层58、68，其分别布置有比基极层5和阳极层6更低的掺杂浓度。边缘层58、68还分别在比基极层5和阳极层6更小的深度59、69中终止。

基极层5布置直到基极层深度51，该深度从阴极侧31测量并且正交投影到它。布置在阴极侧31上的基极层5和第一边缘层58具有基极层深度51和第一边缘层深度59。深度51、59测量为层5、58从阴极侧31延伸到的最大深度的距离。从阳极侧41测量阳极层深度61和第二边缘层深度69，该第二边缘层68布置在阳极侧41上。

边缘层厚度50、60测量为正交投影到阴极（或阳极）侧31、41的层的最大厚度。边缘层58、68具有这样的厚度：其随着离内区22的距离上升而连续减小，即，边缘层具有负斜角53。终止区24中晶片的表面由此分别与阴极侧31或阳极侧41的平面形成负角。

由于该角（边缘层的厚度50、60在其处减小）小（大约2o）以便缓慢地朝装置的横向边缘减小电场，并且由于基极层深度51选择为比第一边缘层深度59更深，在装置的内区22（有源区域）中形成高损耗。

US 7187058描述具有陡的负斜角的功率二极管。p+掺杂的基极层达到装置的边缘。弱掺杂的终止层延伸到装置的背面，使得它达到背面处的n+掺杂层。

这样的装置具有“结终止扩展”（JTE）。反向偏置的p-n结的空间电荷区沿低掺杂终止层朝边缘处的背面n+层耗尽，其是所谓的沟道截断。

负斜角使终止层与垂直装置相比更长，其提供更高的击穿电压。将终止层延伸到相对侧的必要性意味它只可以应用于二极管，因为二极管在背面上具有n掺杂层，并且它意味斜角是非常陡的以便延伸到背面。

在EP 0485059中，描述目前技术发展水平的具有14-70μm的p+型阳极层的二极管，而没有公开任何成斜角的终止结构。同样US 2007/108558描述具有3μm的阳极层而没有成斜角的终止结构的另一个现有技术二极管。

在US 4079403中，具有单侧的负斜角的晶闸管，该负斜角再次延伸到装置的另一个主侧，即装置具有陡的终止斜角。基极层和阳极层延伸到装置的横向边缘。这些层在离第一主侧的恒定深度终止（该第一主侧给定为晶片的前侧表面在内区中延伸到的那个平面）。

发明内容

本发明的目的是提供具有减少的损耗和低导通状态压降V_T和反向恢复电荷Q_rr的双极非穿通功率半导体装置，以及提供这样的装置的制造方法。

该目的由根据权利要求1的双极非穿通功率半导体装置和根据权利要求12的制造方法实现。

发明性的双极非穿通功率半导体装置包括半导体晶片和在该晶片的第一主侧的顶部上形成的第一电接触和在与该第一主侧相对的该晶片的第二主侧的顶部上形成的第二电接触。

所述半导体晶片包括具有不同的电导率类型的层的至少两层结构，其中：

-第一电导率类型的漂移层，

-第二电导率类型的第一层，其布置在该漂移层上并且朝第一主侧直接连接该漂移层并且接触第一电接触，该第一层布置直到第一层深度，该第一层深度测量为该层从第一主侧延伸到并且正交投影到第一主侧的最大深度。

如专家众所周知的，非穿通功率PCT是其中第一电导率类型的漂移层与阳极层（第三层）接触而在其之间不具有第一电导率类型的高掺杂的层（叫做缓冲层）的装置。非穿通装置的阻断条件下的电场是三角形的并且在漂移层内截断。空间电荷区没有达到阳极层。