[發明專利]一種集成靜電放電保護二極管的半導體功率器件

在審

• 申請號: 202010913672.7
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112038407A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 黃英杰;顧南雁
• 申請（專利權）人: 深圳市迪浦電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L27/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種集成有柵-源箝位二極管的半導體功率器件，包括：

一個襯底，其具有第一導電類型；

一個外延層，位于所述襯底之上，且具有第一導電類型，其中所述外延層的摻雜濃度低于所述襯底；

位于有源區內的多個晶體管單元，并且所述的柵-源ESD箝位二極管包括由許多交替排列的第一導電類型的摻雜區和第二導電類型的摻雜區構成的多個背靠背的齊納二極管；

多個第一類型溝槽柵，其被所述的第一導電類型的源區環繞，其中所述的源區位于所述的第二導電類型的體區中；

多個溝槽式源-體接觸區，其穿過所述的源區并延伸入所述的體區中，所述的溝槽式源-體接觸區填充以接觸金屬插塞并連接至所述的源極金屬墊片；

所述的所述的柵-源ESD箝位二極管進一步包括：

一個柵金屬墊片，連接至第一類型柵金屬導線，其下方為多晶硅層，所述多晶硅層作為柵-源ESD箝位二極管的陽極并圍繞半導體功率器件的外圍區域；

第一類型柵-源ESD箝位二極管，其連接于所述柵金屬墊片和源金屬墊片之間；

第二類型柵-源ESD箝位二極管，其連接于第一類型柵金屬導線和源金屬墊片之間；和

第一類型柵金屬導線延伸至有源區中，并連接至第一類型溝槽柵以降低柵電阻。

2.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，所述第一類型柵導線從所述第一類型柵金屬導線的任何部分延伸至有源區并連至所述第一類型溝槽柵，其中所述柵金屬導線圍繞所述功率器件的外圍區域。

3.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，所述第一類型柵導線穿過至少一個第二類型柵金屬導線，延伸至有源區內并連至所述第一類型溝槽柵，其中所述第二類型柵金屬導線下方并無所述多晶硅層的存在。

4.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，還包括：

所述源金屬墊片連至至少一個源金屬導線，其中所述源金屬導線位于所述柵金屬墊片和所述柵金屬導線之間，并與所述柵金屬墊片和所述柵金屬導線之間由金屬間隙分隔開，其特征在于，所述源金屬導線下方并無所述第一類型溝槽柵的存在；

一個第三類型柵-源ESD箝位二極管，連接至所述柵金屬墊片和所述源金屬導線之間；

一個第四類型柵-源ESD箝位二極管，連接至所述源金屬導線和所述柵金屬導線之間。

5.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，每個所述柵-源ESD箝位二極管的所述交替摻雜區具有閉合的環狀結構。

6.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，所述體區位于所述柵-源ESD箝位二極管的下方，并進一步延伸至每兩個相鄰的第二類型溝槽柵之間，所述第二類型溝槽柵作為刻蝕-緩沖溝槽柵，且所述刻蝕-緩沖溝槽柵穿過所述體區，位于所述柵-源ESD箝位二極管中的溝槽ESD接觸區的正下方，其特征在于，所述刻蝕-緩沖溝槽柵的溝槽寬度大于所述溝槽ESD接觸區，以防止柵-體短路。

7.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，還包括：

一個終端區，其包括至少一個具有懸浮電壓的體摻雜區，其中所述的體摻雜區為所述的第二導電類型，且與所述體區同時形成；

一個源摻雜區，其為所述的第一導電類型，且位于所述的半導體功率器件的邊緣區域，且與所述源區同時形成；

一個溝槽式漏接觸區，其填充以所述接觸金屬插塞并穿過所述的源摻雜區并延伸入所述的半導體硅層中；

一個歐姆接觸摻雜區，其為所述的第二導電類型，且位于所述源摻雜區下方并至少包圍所述的溝槽式漏接觸區；

并且所述歐姆接觸摻雜區的摻雜濃度高于所述體區。

8.如權利要求7所述的半導體功率器件，其特征在于，所述的溝槽式漏接觸區上方沒有覆蓋任何金屬層。

9.如權利要求1所述的半導體功率器件，其特征在于，還包括一個終端區，所述終端區中包括多個具有懸浮電壓的第三類型溝槽柵。