CN103956380A - 一种igbt芯片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种IGBT芯片及其制造方法，属于半导体器件制造领域。包括P型基片（2）、P型基片（2）上方的N型外延层（1）、N型漂移层（4）、金属层（3），其特征在于：在IGBT芯片外侧纵向设置有填充了绝缘层的绝缘沟槽。包括以下步骤：制造IGBT芯片；在IGBT芯片的一侧刻蚀出绝缘沟槽；在绝缘沟槽内填充第一绝缘层（5）；在第一绝缘层外侧填充与P型基片（2）接触的导电层（6）；在IGBT底部填充第二绝缘层（7）；自IGBT顶部将门极、集电极、发射极引出。本发明的IGBT芯片的发射极、集电极、门极从同一平面引出，提高了产品的可靠性。
Description
技术领域
一种IGBT芯片及其制造方法，属于半导体器件制造领域。
背景技术
如图3所示，传统的IGBT芯片结构包括以下几部分：位于最底层的P型基片2、P型基片2上方的N型外延层1，N型外延层1上方的N型漂移层以及最上方的金属层3。在图3所示的传统的IGBT芯片中，IGBT芯片的门极和发射极自IGBT芯片的上方引出，集电极自底部的P型基片2引出，即门极和发射极与集电极不在同一平面。
同时由于现有技术中的IGBT芯片门极和发射极与集电极不在同一平面，在进行芯片封装时要两端引出电极，从而造成了封装工艺复杂，可靠性难以保障，同时在一定程度上增加了产品的厚度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种降低了产品厚度的IGBT芯片以及便于封装的IGBT芯片的制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该IGBT芯片，包括P型基片、P型基片上方的N型外延层、N型漂移层以及顶层的金属层，其特征在于：在IGBT芯片外侧纵向设置有向下延伸至P型基片的绝缘沟槽，绝缘沟槽内填充有绝缘层。
在所述的绝缘层的外侧设置有一个或多个导电沟槽，导电沟槽内填充有与所述P型基片接触的导电层。
在所述的P型基片下方设置有第二绝缘层。
所述的绝缘层为第一绝缘层。
一种IGBT芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制造IGBT芯片；
步骤2：在IGBT芯片的一侧刻蚀出绝缘沟槽；
步骤3：在绝缘沟槽内填充第一绝缘层；
步骤4：在第一绝缘层外侧填充与P型基片接触的导电层；
步骤5：在IGBT底部填充第二绝缘层；
步骤6：自IGBT顶层将门极、集电极、发射极引出。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本发明的IGBT芯片的发射极、集电极、门极从同一平面引出，提高了产品的可靠性。
2、降低了产品封装时的厚度，方便焊接。
3、在IGBT芯片底部设置第二绝缘层可以使IGBT芯片底部绝缘，从而封装时可以直接焊到散热底板上，省去陶瓷覆铜板，提高散热效果。
附图说明
图1为本IGBT芯片结构示意图。
图2为本IGBT芯片制造方法流程图。
图3为传统IGBT芯片结构示意图。
其中：1、N型外延层 2、P型基片 3、金属层 4、N型漂移层 5、第一绝缘层 6、导电层 7、第二绝缘层。
具体实施方式
图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~3对本发明做进一步说明。
如图1所示，本IGBT芯片在传统IGBT芯片外侧开有纵向延伸至P型基片2的沟槽，在沟槽内填充有第一绝缘层5，第一绝缘层5为氧化硅绝缘层。通过第一绝缘层5实现其内侧的IGBT芯片与其外侧绝缘，在第一绝缘层5外侧设置有一个导电沟槽，在导电沟槽内填充有与P型基片2接触的导电层6。
本IGBT芯片的结构为：自下往上底部的第二绝缘层7、第二绝缘层7上方依次为：P型基片2、N型外延层1、N型漂移层4以及顶层的金属层3，IGBT芯片的门极、集电极、发射极全部从IGBT芯片顶部同一个平面上引出。
本设计由于IGBT芯片的发射极、集电极、门极从同一平面引出，提高了产品的可靠性。降低了产品封装时的厚度，方便焊接。
根据设计需要第一绝缘层5外侧设置1个或多个导电沟槽。主要作用是通过其内填充的导电层6，将P型基片2和顶层的金属层3实现导电，最终实现将发射极、集电极、门极从同一平面引出。
如图2所示，本IGBT芯片制造方法，包括如下步骤：
步骤1：按照传统工艺制造IGBT芯片；
按照传统工艺制造处如图3所示的传统结构的IGBT芯片。
步骤2：在传统IGBT芯片的一侧刻蚀出绝缘沟槽；
如图1所示，在传统IGBT芯片的一侧通过腐蚀或穿刺等方式竖直刻蚀出绝缘沟槽，该绝缘沟槽向下依次穿过金属层3、N型漂移层4、N型外延层1，并延伸至N型外延层1下方的P型基片2中。
步骤3：在绝缘沟槽内填充第一绝缘层5；
第一绝缘层5为氧化硅绝缘层。
步骤4：在第一绝缘层外侧填充与P型基片2接触的导电层6；
在绝缘层外侧刻蚀出一个或多个导电沟槽，并在导电沟槽内填充与P型基片2接触的导电层6。导电层6 可以使用金属实现，如铝。也可以通过其他导体实现。
步骤5：在IGBT底部填充第二绝缘层7；
步骤6：自IGBT顶部将门极、集电极、发射极引出。
在传统工艺生产的IGBT芯片中，IGBT芯片的集电极自P型基片2处引出，在本发明中，通过设置与P型基片2接触的导电层6和将导电层6与P型基片2绝缘的第一绝缘层5，使得IGBT芯片的集电极可通过导电层6与发射极和门极同时自IGBT芯片的上部引出。同时在IGBT芯片底部设置第二绝缘层7可以使IGBT芯片底部绝缘，从而在封装时可以通过胶粘等方式将IGBT芯片直接固定到散热底板上，省去陶瓷覆铜板，提高散热效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.一种IGBT芯片，包括P型基片（2）、P型基片（2）上方的N型外延层（1）、N型漂移层（4）以及顶层的金属层（3），其特征在于：在IGBT芯片外侧纵向设置有向下延伸至P型基片（2）的绝缘沟槽，绝缘沟槽内填充有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的IGBT芯片，其特征在于：在所述的绝缘层的外侧设置有一个或多个导电沟槽，导电沟槽内填充有与所述P型基片（2）接触的导电层（6）。
3. 根据权利要求1或2所述的IGBT芯片，其特征在于：在所述的P型基片（2）下方设置有第二绝缘层（7）。
4. 根据权利要求1或2所述的IGBT芯片，其特征在于：所述的绝缘层为第一绝缘层（5）。
5.实现权利要求1~4任一项所述的IGBT芯片的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制造IGBT芯片；
步骤2：在IGBT芯片的一侧刻蚀出绝缘沟槽；
步骤3：在绝缘沟槽内填充第一绝缘层（5）；
步骤4：在第一绝缘层外侧填充与P型基片（2）接触的导电层（6）；
步骤5：在IGBT底部填充第二绝缘层（7）；
步骤6：自IGBT顶层将门极、集电极、发射极引出。
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