[发明专利]高压垂直功率部件

说明书

一种垂直功率部件，包括第一导电类型的硅衬底，在衬底的下表面上有第二导电类型的阱。第一阱在部件外围处与绝缘多孔硅圆环接界。多孔硅环的上表面仅与第一导电类型的衬底接触。绝缘多孔硅圆环向下穿入衬底中至大于阱的厚度的深度。

优先权要求

本申请要求2013年10月17日提交的法国专利申请No.1360094的优先权，该申请的内容在此通过引用在法律允许的最大范围内被并入本文。

技术领域

本公开内容涉及一种能够耐受高电压(高于500V)的垂直半导体功率部件，并且更具体而言涉及该部件的外围的结构。

背景技术

图1至图4显示了具有垂直结构的三端双向可控硅型(triac-type)高电压功率部件的截面图。这些不同示意图中的三端双向可控硅的区别在于它们的外围。

总体而言，附图显示由轻掺杂的N型衬底1(N^-)形成的三端双向可控硅。衬底1的上表面和下表面包含P型掺杂层或阱3和阱4。上部层3包含重掺杂的N型区域5(N⁺)，并且下部层4在俯视图中与由区域5占据的区域基本上互补的区域中包含重掺杂的N型区域6(N⁺)。主要电极A1和A2分别被设置在衬底1的上表面和下表面上。根据这些情形，电极A2在衬底1的下表面的全部或者部分上扩展。该结构还包含在其上表面侧上的其上有栅极电极的栅极区域(未示出)。

图1显示了台面技术的三端双向可控硅。P型层3和4分别分布在轻掺杂衬底1(N^-)的整个上表面和整个下表面之上扩展。环形沟槽被形成在三端双向可控硅的上表面的外围处，并且比层3更深地穿入衬底1。类似地，沟槽也被形成在三端双向可控硅的下表面的外围处，并且比层4更深地穿入衬底1。这些沟槽被填充有钝化玻璃9，从而形成玻璃钝化层。P型层3和4与衬底1之间的PN结浮现于玻璃层9上。主电极A1和A2被分别设置在三端双向可控硅的上表面和下表面上。

图2显示了平坦技术的三端双向可控硅。在轻掺杂N型硅衬底1(N^-)中分别在衬底1的上表面侧和下表面侧上形成P型阱3和阱4。三端双向可控硅的上部外围和下部外围因此对应于衬底1。在阱3和阱4上分别设置主电极A1和A2。绝缘层11被设置在三端双向可控硅的上表面和下表面的未被电极A1和A2覆盖的部分上。在衬底1中在三端双向可控硅的上表面的外围和下表面的外围处分别形成重掺杂N型沟道停止环13和14(N⁺)。

图3显示了“平面阱”技术的三端双向可控硅。图3中的部件与图2中的部件的区别在于：图3中的部件由P型扩散壁15所包围。三端双向可控硅的下表面完全被主电极A2覆盖，并且P型层4在衬底1的整个下表面之上延伸直至壁15。P型阱3在三端双向可控硅的上表面上延伸且在扩散壁15前停止。沟道停止环13被设置在衬底1中在阱3和壁15之间。环形电极17可以覆盖沟道停止环13。

图4显示了“平面阱”技术的三端双向可控硅的变体，诸如关于2012年5月30日提交的法国专利申请No.1254987(通过引用并入)的图2描述的那样。图4所示的三端双向可控硅与图3所示的三端双向可控硅的不同之处在于：在其下表面侧上，包围部件的扩散外围壁15的下部部分已变为形成绝缘环19的绝缘的多孔硅。多孔硅绝缘环19比层4的厚度更深地向下穿入到衬底1中。

图1至图4中的每个三端双向可控硅都有各种优势和不利之处。

实际中，在图1所示的台面结构中，刻蚀沟槽的步骤、使用钝化玻璃9填充沟槽的步骤以及切割钝化玻璃9的步骤难于实施。

在图2所示的平坦结构中，不利之处在于部件组装步骤。实际上，如果电极A2期望被焊接至平板，则侧向焊料浸锡(wicking)可以将电极A2电连接至衬底1，从而使对应的PN结短路。因此需要将部件组装在焊盘上，这使得组装更为复杂。