[發(fā)明專利]具有場(chǎng)電極的功率半導(dǎo)體器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110181336.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN112768513A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F.希爾勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/40
• 分類號(hào): H01L29/40;H01L29/739;H01L29/78
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃濤;周學(xué)斌

一種功率半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體主體，被配置成在功率半導(dǎo)體器件的第一負(fù)載端子和第二負(fù)載端子之間傳導(dǎo)負(fù)載電流；源極區(qū)、溝道區(qū)和漂移體積，均被包括在半導(dǎo)體主體中，源極區(qū)被電連接至第一負(fù)載端子并且溝道區(qū)使源極區(qū)與漂移體積隔離；半導(dǎo)體區(qū)域，被包括在半導(dǎo)體主體中并且將漂移體積耦合至第二負(fù)載端子，在半導(dǎo)體區(qū)域和漂移體積之間建立第一過(guò)渡；控制電極，與半導(dǎo)體主體和負(fù)載端子中的每一個(gè)都絕緣并且被配置成控制溝道區(qū)中的負(fù)載電流的路徑；以及溝槽，沿著延伸方向延伸到漂移體積中并且包括場(chǎng)電極。場(chǎng)電極的歐姆電阻大于控制電極的歐姆電阻。進(jìn)一步地，場(chǎng)電極和第一過(guò)渡之間的距離占漂移體積在延伸方向上的總延伸的至少70%。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2017年7月18日，申請(qǐng)?zhí)枮?01710585097.0并且發(fā)明名稱為“具有場(chǎng)電極的功率半導(dǎo)體器件”申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

該說(shuō)明書涉及功率半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，涉及處理功率半導(dǎo)體器件的方法的實(shí)施例并且涉及開關(guān)電源電路的實(shí)施例。特別地，該說(shuō)明書涉及具有控制電極和場(chǎng)電極的功率半導(dǎo)體器件的實(shí)施例，并且涉及處理方法的對(duì)應(yīng)實(shí)施例，并且涉及開關(guān)電源電路的對(duì)應(yīng)實(shí)施例。

背景技術(shù)

在汽車、用戶和工業(yè)應(yīng)用中的現(xiàn)代器件的許多諸如轉(zhuǎn)換電能和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或電機(jī)依賴半導(dǎo)體器件。例如，絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）和二極管（舉幾個(gè)示例）已被用于各種應(yīng)用，所述各種應(yīng)用包括但不限于電源和功率變換器中的開關(guān)。

例如，功率半導(dǎo)體器件可包括一個(gè)或多個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）控制頭，其中每個(gè)控制頭都可具有至少一個(gè)控制電極和源極區(qū)以及鄰近其布置的溝道區(qū)。該控制電極通常被稱為“柵極電極”。

為了將功率半導(dǎo)體器件設(shè)置成導(dǎo)通狀態(tài)（在其期間正向方向上的負(fù)載電流可在器件的負(fù)載端子之間傳導(dǎo)），控制電極可被提供有控制信號(hào)，該控制信號(hào)具有在第一范圍內(nèi)的電壓以便在溝道區(qū)內(nèi)感應(yīng)負(fù)載電流路徑。

為了將功率半導(dǎo)體器件設(shè)置成阻斷狀態(tài)（在其期間施加于半導(dǎo)體器件的負(fù)載端子的正向電壓可被阻斷并且負(fù)載電流在正向方向上的流動(dòng)被禁止），控制電極可被提供有控制信號(hào)，該控制信號(hào)具有在不同于第一范圍的第二范圍內(nèi)的電壓以便切斷溝道區(qū)中的負(fù)載電流路徑。然后，正向電壓可在由功率半導(dǎo)體器件的溝道區(qū)和漂移區(qū)之間的過(guò)渡形成的結(jié)處感應(yīng)耗盡區(qū)，其中該耗盡區(qū)也被稱為“空間電荷區(qū)”并且可主要擴(kuò)展到半導(dǎo)體器件的漂移區(qū)中。在該上下文中，溝道區(qū)被頻繁地稱為“主體區(qū)”，在其中可通過(guò)控制電極來(lái)感應(yīng)所述負(fù)載電流路徑（例如反型溝道）以便將半導(dǎo)體器件設(shè)置在導(dǎo)通狀態(tài)中。在溝道區(qū)中沒有負(fù)載電流路徑的情況下，該溝道區(qū)可與漂移區(qū)一起形成阻斷結(jié)。

總的目標(biāo)是保持在半導(dǎo)體器件處出現(xiàn)的損耗為低，其中所述損耗基本上是通過(guò)導(dǎo)通損耗和/或開關(guān)損耗造成的，以使得所述應(yīng)用（例如所述電源或功率變換器）可呈現(xiàn)高的效率。為此，已經(jīng)提出補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其也被稱為“超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)”。

除了控制電極之外，功率半導(dǎo)體器件可進(jìn)一步包括場(chǎng)電極，其可被電連接至負(fù)載端子之一并且其可朝向另一負(fù)載端子延伸到漂移區(qū)中。場(chǎng)電極在功率半導(dǎo)體器件中的存在可能對(duì)由負(fù)載端子形成的容量有影響。所述容量在某些情況下也被稱為C_DS。

進(jìn)一步地，該容量C_DS和/或在控制電極和負(fù)載端子之一之間形成的容量（在某些情況下也被稱為C_DG）可影響在開關(guān)過(guò)程期間電壓和/或電流振蕩的程度。

發(fā)明內(nèi)容