一種半導體芯片以及智能功率模塊制造技術

本發明專利技術公開了一種半導體芯片，包括依次層疊的第一半導體層、絕緣層、以及第二半導體層；其中，在所述第一半導體層上形成有第一電子元器件；在所述第二半導體層上形成有第二電子元器件；在所述第二電子元器件下方的所述絕緣層內具有空洞區，以隔離所述第一電子元器件對所述第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響。述第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響。述第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響。

【技術實現步驟摘要】
一種半導體芯片以及智能功率模塊


[0001]本專利技術涉及半導體領域，尤其涉及一種半導體芯片以及一種智能功率模塊。

技術介紹

[0002]IPM(Intelligent Power Module，智能功率模塊)廣泛應用于交流電機變頻調速和直流電機斬波調速以及各種高性能電源、工業電氣自動化、新能源等領域，有著廣闊的市場應用。IPM是一種先進的功率開關器件，本質上是集成了功率器件及其驅動電路的模塊；IPM在能源管理領域起到其他集成電路難以企及的重要作用，器件性能直接影響能源系統的利用效率。
[0003]現有的IPM中通常包含多種電子元器件，并且每種電子元器件可能需要多顆；因此，IPM中電子元器件的總數量較多，封裝后的模塊尺寸較大，電感效應明顯，如何提高集成度成為現階段亟需解決的技術問題之一。

技術實現思路

[0004]有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供一種半導體芯片以及一種智能功率模塊。
[0005]為達到上述目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的：
[0006]本專利技術實施例提供了一種半導體芯片，包括依次層疊的第一半導體層、絕緣層、以及第二半導體層；其中，
[0007]在所述第一半導體層上形成有第一電子元器件；
[0008]在所述第二半導體層上形成有第二電子元器件；
[0009]在所述第二電子元器件下方的所述絕緣層內具有空洞區，以隔離所述第一電子元器件對所述第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響。
[0010]上述方案中，所述第一半導體層的厚度大于所述第二半導體層的厚度。
[0011]上述方案中，所述第一電子元器件包括功率器件，所述第二電子元器件包括控制器件。
[0012]上述方案中，所述功率器件包括絕緣柵雙極型晶體管IGBT和/或快恢復二極管FRD；所述控制器件包括微控制單元MCU、驅動集成電路、電阻、電容中的至少一種。
[0013]上述方案中，所述在所述第二電子元器件下方的所述絕緣層內具有空洞區，包括：
[0014]在所述第二電子元器件的溝道區下方的所述絕緣層內具有空洞區。
[0015]上述方案中，所述空洞區內填充有氮氣。
[0016]上述方案中，所述半導體芯片內還具有通孔，所述第一電子元器件與所述第二電子元器件之間通過所述通孔電性連接。
[0017]上述方案中，所述絕緣層包括第一絕緣層以及第二絕緣層，所述第一絕緣層靠近所述第一半導體層，所述第二絕緣層靠近所述第二半導體層，所述空洞區位于所述第二電子元器件下方的所述第二絕緣層內；
[0018]所述半導體芯片還包括設置在所述第一絕緣層和第二絕緣層之間的隔離層；沿層
疊方向，所述第一電子元器件的垂直投影與所述第二電子元器件的垂直投影至少被所述隔離層覆蓋，所述隔離層連接第一預設電位，以隔離所述第一電子元器件與所述第二電子元器件之間的電性干擾。
[0019]上述方案中，所述隔離層為半導體層。
[0020]本專利技術實施例還提供了一種智能功率模塊IPM，包括至少一個上述方案中任意一項所述的半導體芯片。
[0021]本專利技術實施例所提供的半導體芯片以及智能功率模塊，通過隔離區隔離了第一電子元器件對第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響，從而實現了將第一電子元器件與第二電子元器件集成到一顆半導體芯片的兩層半導體層上，不僅提高了半導體芯片的集成度，減少了智能功率模塊中半導體芯片的數量，而且實現了對半導體層的充分利用，做到了有效的分層處理，簡化了線路布局，降低了電感效應，保證了半導體芯片中各電子元器件工作的穩定性。
附圖說明
[0022]圖1為本專利技術實施例提供的半導體芯片的剖面示意圖；
[0023]圖2為本專利技術另一實施例提供的半導體芯片的剖面示意圖；
[0024]圖3為本專利技術實施例提供的智能功率模塊的結構示意圖。
具體實施方式
[0025]下面將參照附圖更詳細地描述本專利技術公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本專利技術的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本專利技術，而不應被這里闡述的具體實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本專利技術，并且能夠將本專利技術公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0026]在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本專利技術更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本專利技術可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本專利技術發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述；即，這里不描述實際實施例的全部特征，不詳細描述公知的功能和結構。
[0027]在附圖中，為了清楚，層、區、元件的尺寸以及其相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標記表示相同的元件。
[0028]應當明白，當元件或層被稱為“在
……
上”、“與
……
相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或層時，其可以直接地在其它元件或層上、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或層，或者可以存在居間的元件或層。相反，當元件被稱為“直接在
……
上”、“與
……
直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或層時，則不存在居間的元件或層。應當明白，盡管可使用術語第一、第二、第三等描述各種元件、部件、區、層和/或部分，這些元件、部件、區、層和/或部分不應當被這些術語限制。這些術語僅僅用來區分一個元件、部件、區、層或部分與另一個元件、部件、區、層或部分。因此，在不脫離本專利技術教導之下，下面討論的第一元件、部件、區、層或部分可表示為第二元件、部件、區、層或部分。而當討論的第二元件、部件、區、層或部分時，并不表明本專利技術必然存在第一元件、部件、區、層或部分。
[0029]空間關系術語例如“在
……
下”、“在
……
下面”、“下面的”、“在
……
之下”、“在
……
之上”、“上面的”等，在這里可為了方便描述而被使用從而描述圖中所示的一個元件或特征與其它元件或特征的關系。應當明白，除了圖中所示的取向以外，空間關系術語意圖還包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附圖中的器件翻轉，然后，描述為“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征將取向為在其它元件或特征“上”。因此，示例性術語“在
……
下面”和“在
……
下”可包括上和下兩個取向。器件可以另外地取向(旋轉90度或其它取向)并且在此使用的空間描述語相應地被解釋。
[0030]在此使用的術語的目的僅在于描述具體實施例并且不作為本專利技術的限制。在此使用時，單數形式的“一”、“一個”和“所述/該”也意圖包括復數形式，除非上下文清楚指出另外的方式。還應明白術語“組成”和/或“包括”，當在該說明書中使用時，確定所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或更多其它的特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或組的存在或添加。在此使本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種半導體芯片，其特征在于，包括依次層疊的第一半導體層、絕緣層、以及第二半導體層；其中，在所述第一半導體層上形成有第一電子元器件；在所述第二半導體層上形成有第二電子元器件；在所述第二電子元器件下方的所述絕緣層內具有空洞區，以隔離所述第一電子元器件對所述第二電子元器件的電性影響和/或溫度影響。2.根據權利要求1所述的半導體芯片，其特征在于，所述第一半導體層的厚度大于所述第二半導體層的厚度。3.根據權利要求1所述的半導體芯片，其特征在于，所述第一電子元器件包括功率器件，所述第二電子元器件包括控制器件。4.根據權利要求3所述的半導體芯片，其特征在于，所述功率器件包括絕緣柵雙極型晶體管IGBT和/或快恢復二極管FRD；所述控制器件包括微控制單元MCU、驅動集成電路、電阻、電容中的至少一種。5.根據權利要求1所述的半導體芯片，其特征在于，所述在所述第二電子元器件下方的所述絕緣層內具有空洞區，包括：在所述第二電子元器件的溝道區下方的所述絕緣層內具有空洞...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘭昊，馮宇翔，
申請(專利權)人：美的集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：