[實用新型]雙向功率器件

有效

• 申請號: 201920446931.2
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN210224039U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 張邵華
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;岳丹丹

公開了一種雙向功率器件，雙向功率器件包括：半導體層；位于半導體層中的溝槽；位于所述溝槽側壁上的柵介質層；位于所述溝槽下部的控制柵；以及位于所述半導體層中且鄰近所述控制柵的溝道區；其中，所述控制柵與所述半導體層之間由所述柵介質層隔開。本申請提供的雙向功率器件中，溝道區鄰近位于溝槽下部的控制柵，可以通過減小溝槽的寬度來減小溝道長度，進而減小溝道電阻。

技術領域

本實用新型涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種雙向功率器件。

背景技術

功率器件主要用于大功率的電源電路和控制電路中，例如作為開關元件或整流元件。在功率器件中，不同摻雜類型的摻雜區形成PN結，從而實現二極管或晶體管的功能。功率器件在應用中通常需要在高電壓下承載大電流。一方面，為了滿足高電壓應用的需求以及提高器件可靠性和壽命，功率器件需要具有高擊穿電壓。另一方面，為了降低功率器件自身的功耗和產生的熱量，功率器件需要具有低導通電阻。在電源電路中，經常會涉及到充電和放電，然后充電和放電過程中電流的流向不同，則要求功率器件具有雙向導通的功能。

在美國專利US5612566和US6087740公開了雙向導通類型的功率器件。其中，該雙向功率器件包括襯底以及位于襯底上的第一輸出極和第二輸出極。襯底為P型襯底或者P型外延或者P型摻雜的阱區；兩個輸出極分別由輕摻雜N-區和以及位于輕摻雜N-區中的重摻雜N+區構成。在功率器件的導通狀態，當第一輸出極與襯底短接時，電流從第二輸出極流向第一輸出極；當第二輸出極與襯底短接時，電流從第一輸出極流向第二輸出極。

然而，雙向功率器件的耐壓特性和導通電阻之間是一對矛盾參數。雖然可以通過降低輕摻雜N-區的雜質濃度，提高擊穿電壓，獲得較好的耐壓特性。但是由于輕摻雜N-區的雜質濃度降低，導致導通電阻的增加，從而增加功耗。

在雙向功率器件中，仍然需要進一步改進以兼顧耐壓特性和導通電阻的要求。

實用新型內容

鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種雙向功率器件，其中，溝道區鄰近溝槽下部的控制柵，通過溝槽的寬度控制溝道長度，減小導通電阻。

根據本實用新型的第一方面，提供一種雙向功率器件，包括：半導體層；位于半導體層中的溝槽；位于所述溝槽側壁上的柵介質層；位于所述溝槽下部的控制柵；以及位于所述半導體層中且鄰近所述控制柵的溝道區；其中，所述控制柵與所述半導體層之間由所述柵介質層隔開。

優選地，所述雙向功率器件還包括：位于所述溝槽上部的屏蔽柵。

優選地，所述雙向功率器件還包括：位于所述控制柵和所述屏蔽柵之間的隔離層。

優選地，所述屏蔽柵的長度為0.6～1.2um。

優選地，所述控制柵和所述屏蔽柵彼此接觸。

優選地，所述屏蔽柵的長度為0.4～0.8um。

優選地，所述雙向功率器件還包括：位于溝槽側壁上的屏蔽介質層，所述屏蔽柵與所述半導體層之間由所述屏蔽介質層隔開。

優選地，所述屏蔽介質層的厚度為0.1～0.25um。

優選地，所述屏蔽介質層的厚度大于或等于所述柵介質層的厚度。

優選地，所述控制柵的寬度大于所述屏蔽柵的寬度。

優選地，所述雙向功率器件還包括：位于所述半導體層中且鄰近所述屏蔽柵的源區和漏區，所述源區和漏區從所述半導體層的第一表面延伸至與所述控制柵交疊。

優選地，所述源區和漏區的長度大于所述屏蔽柵和所述隔離層的長度之和，小于所述屏蔽柵、所述隔離層以及所述控制柵的長度之和。

優選地，所述源區和漏區的長度大于所述屏蔽柵的長度，小于所述屏蔽柵以及所述控制柵的長度之和。