[實用新型]高可靠性高密度元胞功率半導體器件結構

有效

• 申請號: 202021091327.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN212033028U
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 朱袁正;周錦程;王根毅;周永珍
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L29/06;H01L29/78;H01L21/027;H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;涂三民

本實用新型涉及一種高可靠性高密度元胞功率半導體器件結構，包括漏極金屬、第一導電類型襯底、外延層、溝槽、柵氧層、柵極導電多晶硅、絕緣介質層與源極金屬，第二導電類型體區被溝槽切割成條狀并且互相平行，在第二導電類型體區的上表面兩側均設有在溝槽的延伸方向上呈間隔設置的第一導電類型源區，在第二導電類型體區的上表面中部設有第二導電類型阱區，第一導電類型源區的下表面低于第二導電類型阱區的下表面，塊狀第二導電類型阱區沿著溝槽的延伸方向上呈間隔設置在第二導電類型阱區上，第一導電類型源區被塊狀第二導電類型阱區斷開。本實用新型減小了寄生積極電阻，在器件擊穿時，寄生三極管不容易開啟，避免了發生回跳現象。

技術領域

本實用新型屬于功率半導體器件技術領域，本實用新型具體地說是一種高可靠性高密度元胞功率半導體器件結構。

背景技術

隨著移動設備的普及，與向移動設備供電的電池相關的技術變得越來越重要。近年來，根據向移動設備供電的目的，通常使用能夠放電或充電的二次電池。因此，根據電池規范，應該在二次電池中設置電池保護電路，該電池保護電路被配置成管理電池的放電和充電所需的電壓和電流。

因此，電池保護電路還可以執行例如運行時間預測的功能和其他類似的功能，以及控制電壓和電流的充電和放電的功能。為了實現上述功能，可以通過串聯或并聯地連接一個或更多個電池單元來配置電池保護電路。

因為電池保護電路用作為用于使電流通過或阻擋的閘，根據是否正在進行二次電池的充電或放電，要求電池保護電路在被激活時具有相對低的電阻值以允許電流通過，并且要求其在未被激活時具有高的擊穿電壓性能以阻擋電流，從而即使在高操作電壓下也防止擊穿。

具有溝槽并且在這樣的電池保護電路中采用的功率半導體器件被廣泛地用作為構成電池保護電路的部件，原因是通過這樣的高密度元胞可以實現低導通電阻(Ron)。然而，由于寄生NPN三極管的存在，在功率半導體器件中可能會出現回跳現象，這種回跳現象會使得擊穿電壓(BVdss)嚴重下降。

傳統的尚未形成源極金屬的高密度元胞功率半導體器件結構如附圖13所示，包括漏極金屬1、位于漏極金屬上的第一導電類型襯底2及位于第一導電類型襯底2上的第一導電類型外延層3，在第一導電類型外延層3的表面設置第二導電類型體區8，在第二導電類型體區8的表面設置互相平行的溝槽4，溝槽4穿透第二導電類型體區8進入第一導電類型外延層3內，漏極金屬1指向第一導電類型外延層3的方向為從下方指向上方，在第二導電類型阱區10的兩側表面和頂部表面設有重摻雜的第一導電類型源區9，第一導電類型源區9的下方設有重摻雜的第二導電類型阱區10，在第一導電類型源區9內間隔設置塊狀的窗口，露出第一導電類型源區9下方的第二導電類型阱區10，在溝槽4的下段設置有柵極導電多晶硅6，在柵極導電多晶硅6與第二導電類型體區8、第一導電類型外延層3之間設有柵氧層5，在柵氧層5與柵極導電多晶硅6的上方設有絕緣介質層7，在絕緣介質層7與第一導電類型源區9的上表面設有源極金屬，源極金屬與第一導電類型源區9、第二導電類型阱區10和絕緣介質層7接觸。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種可以避免發生回跳現象的高可靠性高密度元胞功率半導體器件結構。

按照本實用新型提供的技術方案，所述高可靠性高密度元胞功率半導體器件結構，包括漏極金屬、位于漏極金屬上的第一導電類型襯底及位于第一導電類型襯底上的第一導電類型外延層，在第一導電類型外延層的上表面設置第二導電類型體區，在第二導電類型體區的上表面設置互相平行的溝槽，溝槽穿透第二導電類型體區進入第一導電類型外延層內，所述第二導電類型體區被溝槽切割成條狀并且互相平行，在第二導電類型體區的上表面兩側均設有在溝槽的延伸方向上呈間隔設置的第一導電類型源區，在第二導電類型體區的上表面中部設有第二導電類型阱區，所述第一導電類型源區的下表面低于第二導電類型阱區的下表面，塊狀第二導電類型阱區沿著溝槽的延伸方向上呈間隔設置在第二導電類型阱區上，第一導電類型源區被塊狀第二導電類型阱區斷開；