[发明专利]反向阻断IGBT

说明书

技术领域

本申请涉及反向阻断IGBT，并且更特别地涉及具有缩小的芯片面积的反向阻断IGBT。

背景技术

反向阻断IGBT（绝缘栅双极晶体管）可以通过对标准IGBT的结构添加微小改变以便使该器件能够耐受反向电压来实现。在各种应用中需要反向阻断能力，所述应用诸如是电流源逆变器、共振电路、双向开关、矩阵变换器等。

反向阻断IGBT与仅正向阻断的IGBT的不同之处在于，由p型区域来保护管芯背侧处的p-n结免受管芯的切割边缘的影响。按照惯例，p型区域是通过管芯（芯片）的周界周围的非常深的掺杂物扩散过程形成的。该深度扩散的区域环绕管芯周界并占据管芯的全厚度。在反向阻断条件下，该背侧p-n结截断电流。当对该背侧p-n结进行反向偏置时，空间电荷区域中的等势线无法到达管芯的切割边缘，并且因此不引起沿着未受保护的切割边缘的泄漏。可以直接由该p型区域跨管芯的整个深度将集电极电势传递到在管芯的相对表面处的反向阻断终端。

经由常规的深度掺杂物扩散过程在反向阻断IGBT的周界周围且跨管芯的整个厚度形成p型区域表现出困难。在诸如硅的半导体材料中具有快速扩散的诸如铝之类的扩散品种不具有高活性掺杂度。此外，要求较高的热预算，从而进一步限制了集成选项。另外，管芯的有效侧面积被深度掺杂物扩散过程所消耗，这增加了管芯尺寸并且仅能够通过在切口区域（即，半导体晶片的由例如锯片或激光所切割以便将半导体管芯彼此单颗化（在物理上分离）的区域）中开始扩散过程来部分地抵消。

发明内容

根据制造反向阻断IGBT（绝缘栅双极晶体管）的方法的实施例，该方法包括：在半导体衬底的器件区域中形成多个IGBT单元；在所述半导体衬底的围绕所述器件区域的周界区域中形成反向阻断边缘终端结构；在所述半导体衬底的切口区域与所述反向阻断边缘终端结构之间在所述周界区域中蚀刻一个或多个沟槽；沉积p型掺杂物源，其至少部分地填充所述一个或多个沟槽；以及将p型掺杂物从所述p型掺杂物源扩散到围绕所述一个或多个沟槽的半导体材料中，以便在所述半导体衬底的下表面处减薄所述半导体衬底之后在所述周界区域中形成从所述半导体衬底的上表面延伸到所述半导体衬底的下表面的连续p型掺杂区域。

根据反向阻断IGBT（绝缘栅双极晶体管）的实施例，所述反向阻断IGBT包括设置在半导体衬底的器件区域中的多个IGBT单元，设置在所述半导体衬底的围绕所述器件区域的周界区域中的反向阻断边缘终端结构，在所述半导体衬底的边缘面与所述反向阻断边缘终端结构之间在所述周界区域中形成的一个或多个沟槽，至少部分地填充所述一个或多个沟槽的p型掺杂物源，以及设置在所述周界区域中并且由从所述p型掺杂物源向外扩散的p型掺杂物形成的连续p型掺杂区域。所述连续p型掺杂区域从所述半导体衬底的上表面延伸到所述半导体衬底的下表面。

本领域技术人员将在阅读以下详细描述时并且在查看附图时认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图中的元素不一定是相对于彼此按比例的。相同的附图标记标明了对应的类似部分。可以组合各种图示出的实施例的特征，除非它们相互排斥。在附图中描绘并在以下描述中详述了实施例。

图1图示出包括反向阻断IGBT（绝缘栅双极晶体管）的半导体管芯（芯片）的截面图，所述反向阻断IGBT具有在该管芯的周界中的被p型掺杂物源填充的沟槽框架。

图2A到2C图示出沟槽框架的不同实施例的相应俯视图。

图3A到3N图示出在制造图1中所示的反向阻断IGBT的不同阶段期间的半导体衬底的部分截面图。

图4A到6图示出根据替换实施例的在图3A到3N中所示的半导体衬底的部分截面图。

图7图示出根据另一实施例的包括反向阻断IGBT的半导体管芯的截面图，所述反向阻断IGBT具有在该管芯的周界中的被p型掺杂物源填充的沟槽框架。

具体实施方式