[發明專利]一種功率半導體器件

無效

• 申請號: 200580048099.1
• 申請日: 2005-10-25
• 公開（公告）號: CN101120448A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 李容源;趙文秀
• 申請（專利權）人: KEC股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 謝順星

技術領域

本發明涉及功率半導體器件，尤其涉及具有在平面上從任何上下左右方向上傳送柵極信號的能力，以使減少柵極信號的傳輸速度和阻抗偏差的功率半導體器件。

背景技術

一般地，功率半導體器件(例如，功率管MOSFETs或IGBTs)制造成溝道或平面型。平面型功率半導體器件被用于開關電源、DC-DC轉換器、日光燈的電子管穩壓器、和發動機的變極器。這些器件需要少的開關損耗和傳導損耗和足夠高的應變電壓。通過使用這些器件，由于增加功率效率和降低熱損耗，可能會縮少最終產品的尺寸。平面型功率半導體器件被劃分到密封單元型(closed-cell-type)器件和帶型(stripe-type)器件中。

如圖1a和1d中所示，密封單元型功率半導體器件具有許多個P型第一傳導區130’，作為單獨的單元并以預定的間距形成在N型外延層120’的表面；以及N型第二傳導區140’，作為單元形成在各自的第一傳導區130’里。柵氧150’和多晶硅柵160’，以窗口151’設在每一個P型第一傳導區130’中的方式，并以預定的厚度形成在N型外延層120’表面。盡管沒有在圖中顯示，柵極金屬在器件的特有部分連接到多晶硅柵160’上，這會涉及一個柵盤(gate?pad)。源極金屬連接P型第一傳導區130’和N型第二傳導區140’。漏極金屬連接到N型外延層120’的下部(N型半導體襯底上)。當預定電壓提供給，在上述結構的密封單元型功率半導體器件里的多晶硅柵160’時，水平溝道建立在N型第二傳導區140’和N型外延層120’之間的P型第一傳導區130’上。其結果，電流從漏極流向源極，或反之亦然。

密封單元型功率半導體器件有一個問題在于，由于P型第一傳導區130’和N型外延層120’之間結點具有類似球形表面的形狀，在活躍區降低了雪崩擊穿電壓。除此之外，多晶硅柵160’和N型外延層120’(漏極側漂移區)以大片區域的間隔相對。這樣增加了米勒電容和降低開關速度。當提供高dV_DS/dt時，容易發生錯誤操作。

如圖2a和2d所示，帶型功率半導體有許多個P型第一半導體區230’，作為帶形以預定的間距形成在N型外延層220’的表面；以及N型第二傳導區240’，作為帶形以預定的深度形成在各自的P型第一傳導區230’里。柵氧250’和多晶硅柵260’，以窗口251’作為帶形提供在每一個P型第一傳導區230’的方式，并以預定的厚度形成在N型外延層220’的表面，盡管沒有在附圖中表示，柵極金屬在器件的特殊部位連接到多晶硅柵260’，這會涉及一個柵盤。源極金屬連接P型第一傳導區230’和N型第二傳導區240’。漏極金屬連接到N型外延層220’下部.當預定電壓提供給，在上述結構的帶型功率半導體器件柵極時，水平溝道建立在N型第二傳導區240’和N型外延層220’之間的P型第一傳導區230’上。其結果，電流從漏極流向源極，反之亦然。

帶型功率半導體器件優點在于，由于P型第一傳導區230’和N型外延層220’之間結點具有類似圓柱表面的形狀，在活躍區提高了雪崩擊穿電壓。另外，多晶硅柵260’和N型外延層220’(漏極側漂移區)以小片區域的間隔相對。這減少了米勒電容和增加了開關速度。當提供高的dV_DS/dt，錯誤操作幾乎不發生。因此，帶型功率半導體器件近來被制造、銷售并運用在許多器件中。

在密封單元型功率半導體器件的情況中，參考圖1a，柵極信號沿著圖上任何上下左右的方向傳送到第一和第二傳導區130’和140’。在帶型功率半導體器件的情況中，相反地，參考圖2a，柵極信號從圖中向上或向下的方向傳送到多晶硅柵260。這導致在柵極信號的傳輸速度和柵極驅動電路的阻抗上發生嚴重的偏差，且依賴于整個器件的具體部分。

因此，盡管沒有在圖中顯示，大量的柵極總線必須位于穿過帶型功率半導體器件的中部，并采用相同的材料作為源極金屬來連接多晶硅柵260’。結果，產生區域損耗，源極電流流速不能平穩。這使器件的特性退化。

盡管參考N型半導體器件(如N溝道型MOSFET)，已經描述了現有技術產生的問題，同樣的問題也發生在P型半導體器件情況中(如P型溝道型MOSFET)，這里不再重復描述。

發明內容

因此，本發明已經考慮到上述涉及的問題，并且本發明一個目的是提供一個功率半導體器件，具有帶型的P型第一傳導區，并且具有在平面從任何上下左右方向上傳輸柵極信號的能力，以使減少在柵極信號的傳輸速度和阻抗上的偏差。