[發明專利]一種防護型半導體器件

有效

• 申請號: 202011491131.6
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112614836B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 呂信江;朱旭強;杜文芳;王敏志;駱寧
• 申請（專利權）人: 南京芯舟科技有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 曹婷

本發明公開了一種防護型半導體器件，涉及半導體器件，解決了在高電壓或大功率下防護型半導體器件的響應速度不夠快、魯棒性和可靠性不強的技術問題，其技術方案要點是包括N型襯底區，在N型襯底區的底部設置有P型陽極區，N型襯底區的頂部設有P型基區，第P型基區內設有沿水平方向變化摻雜的N?VLD區。N?VLD區與P型陽極區之間能形成多次的電子?空穴?電子?空穴循環往復，從而在陽極與陰極之間形成強大的電流，且N?VLD區的動態均流作用讓各個元胞的工作狀態保持高度一致。因此，當外電路有浪涌電流出現時，通過主動控制觸發極即可在陽極和陰極之間形成極大電流的通道，提升器件過浪涌電流的能力，實現對電路系統的主動防護。

技術領域

本公開涉及半導體器件，尤其涉及關于高壓和/或大功率的一種防護型半導體器件。

背景技術

半導體防護器件廣泛應用于消費電子、白色家電、工業控制、電力電子以及國防電子等領域。作為瞬間釋放多余電壓或電流的電子元器件，在正常狀態下，防護器件僅僅是作為主電路的輔助元件而不參與或影響主電路的正常電路功能；只有當防護器件兩端的電壓或流過防護器件的電流超出一定的閾值時，防護器件進入擊穿鉗位或閂鎖的工作狀態，讓電路中多余的能量從旁路的防護器件泄放，從而達到保護主電路的目的。

由于防護器件多為被動元件，無法提前或延遲控制其工作，因此不適合某些需主動泄放電路能量的應用領域；其次，特別在高電壓或大功率防護的應用場合，將對防護型半導體器件的響應速度、魯棒性和可靠性提出及其嚴苛的要求，而現有的防護器件很難勝任這些領域的應用。主要原因是半導體器件往往是由成千上萬個最小元胞單位并聯排布而成，受到工藝偏差、引線寄生參數等因素的影響，極難實現器件內所有元胞一致工作，因此極大的影響器件的動態性能并降低器件的安全工作區，甚至引起器件失效。

發明內容

本公開提供了一種防護型半導體器件，其技術目的是：在高電壓或大功率下，提高防護型半導體器件的響應速度、增強其魯棒性和可靠性。

本公開的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種防護型半導體器件，包括第一第一導電類型半導體區，所述第一第一導電類型半導體區的底部設有第一第二導電類型半導體區，所述第一第二導電類型半導體區底部連接有陽極；

所述第一第一導電類型半導體區的頂部設有第二第二導電類型半導體區，所述第二第二導電類型半導體區內設有沿水平方向變化摻雜劑量的第二第一導電類型半導體區；

所述第二第二導電類型半導體區的一側設有觸發區、另一側設有陰極，所述觸發區包括部分的所述第一第一導電類型半導體區、部分的所述第二第二導電類型半導體區及部分的所述第二第一導電類型半導體區；所述陰極與部分的所述第二第二導電類型半導體區和部分的所述第二第一導電類型半導體區都形成歐姆接觸；

所述觸發區內還設有至少一個觸發電極，所述觸發電極與部分的所述第二第二導電類型半導體區形成歐姆接觸；或

所述觸發電極與部分的所述第一第一導電類型半導體區、部分的所述第二第二導電類型半導體區及部分的所述第二第一導電類型半導體區之間都通過介質相隔離。

進一步地，所述第二第二導電類型半導體區是：

一個沿水平方向摻雜劑量均相同的第二第二導電類型半導體區；或

一個沿水平方向變化摻雜劑量的第二第二導電類型半導體區。

進一步地，所述第二第一導電類型半導體區的雜質的摻雜劑量沿著從所述觸發區到所述陰極的方向逐漸增加；

所述第二第二導電類型半導體區沿水平方向變化摻雜劑量時，所述第二第二導電類型半導體區的雜質的摻雜劑量沿著從所述觸發電極到所述陰極的方向逐漸增加。

進一步地，所述觸發區包括平面柵MOSFET結構和溝槽刪MOSFET結構；