[發明專利]電力電子半導體器件

在審

• 申請號: 202110982787.6
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113690234A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張涵;張昌利;金鎮亨
• 申請（專利權）人: 威星國際半導體（深圳）有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06
• 代理公司: 深圳市深弘廣聯知識產權代理事務所(普通合伙) 44449
• 代理人: 向用秀

本發明公開了一種電力電子半導體器件，包括半導體基片，半導體基片上設置有活性區域和結終端區域；活性區域內設置有第一溝槽，活性區域與結終端區域的連接處設置第二溝槽，結終端區域內設置有第三溝槽；第一溝槽內設置有肖特基二極管半導體層；第二溝槽內設置有電場保護環，第三溝槽的內設有導電空間電荷層，第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽采用肖特基二極管進行連接，本申請將肖特基二極管半導體層，活性區域以及結終端區域的交界面形成保護環與結終端區域側面的殘留導電空間電荷層通過一個橋連接成一個電回路，以阻止由于漏電電流源與部分電壓平衡后使得半導體內部電場降低，從而使得雪崩擊穿電壓得到提高。

技術領域

本發明涉及領域半導體器件領域，尤其涉及一種電力電子半導體器件。

背景技術

為了達到電力變換裝置的不斷的低消費成本和大容量化，電力電子半導體器件有望成為在電力變換裝置中的節能和大容量化起著關鍵的作用的器件。為了使得通態電壓變低即導通電阻變低，使用門極絕緣柵極控制的晶體管即IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)器件是一個最佳的選擇。由于使用了IGBT，能夠確保有高的擊穿電壓和實現快的開關速度。但是這種IGBT在開通時候，會有由于電磁干擾 EMI（Electro -MagneticInterference）引起的大量噪音。

發明內容

為了解決電磁干擾的問題并保證半導體器件的高速開關特性，本申請把肖特基二極管(schottky diode)和快速二極管(fast-recovering diode -FRED diode)與IGBT智能化的集成在一起的先進制造技術。而且，電力半導體器件的基區內有許許多多的驅動載流子從而形成了漂移層，這個漂移層內的濃度和厚度對電力半導體器件的導通電阻特性和雪崩擊穿電壓有著強烈的影響。但是這種導通電阻特性和雪崩擊穿電壓特性與漂移層內的濃度和厚度有一定的折衷關系緣故，所以同時滿足解決上述兩種問題。

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種電力電子半導體器件，其包括半導體基片，半導體基片上設置有活性區域和結終端區域；活性區域內設置有第一溝槽，活性區域與結終端區域的連接處設置第二溝槽，結終端區域內設置有第三溝槽；

第一溝槽內設置有肖特基二極管半導體層；第二溝槽內設置有電場保護環，第三溝槽的內設有導電空間電荷層，第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽采用肖特基二極管進行連接。

作為優選，第一溝槽與第二溝槽的寬度相同，第三溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度。

作為優選，位于第一溝槽上側壁的肖特基二極管半導體層漏出的高度的超過半導體基片的表面。

作為優選，半導體基片包括半導體襯底基板和漂移區，漂移區設置在半導體基板的上部，與半導體基板連接為一體式結構，半導體基板上設置有活性區域和結終端區域。

作為優選，半導體基片上還設置有場板，場板包括陽極金屬電極場板和陰極金屬電極場板；陽極金屬電極場板和陰極金屬電極場板分別設置在半導體基片的上下兩側。

作為優選，陰極金屬電極場板與半導體襯底基板固定相連，陽極金屬電極場板與漂移區通過絕緣膜相連接。

作為優選，位于第一溝槽上端兩側的絕緣膜與第一溝槽的邊緣位置設有間隙，間隙靠近第一溝槽，位于第一溝槽內的肖特基二極管半導體層沿著第一溝槽的邊緣進行延伸并且對間隙進行填補，形成肖特基結。

作為優選，第一溝槽、第二溝槽和第三溝槽內還設置有絕緣膜絕緣膜為二氧化硅絕緣膜。

作為優選，第二溝槽設置有多個，多個第二溝槽環繞活性區域設置，多個第二溝槽之間的間隔是固定的，按照相同的環間距進行設置。