[发明专利]功率半导体器件

说明书

技术领域

本发明的方面涉及一种功率半导体器件。

背景技术

通常，为了改善功率半导体器件的耐受电压（withstand voltage），利用具有形成在外延区中的柱体区的结构，柱体区和外延区具有相反的导电类型。

在功率半导体器件的平面结构中，提供了源极区，具有形成于其中的功率半导体器件；有源单元区，具有形成其中的栅氧化物层和栅极；二极管区，形成在有源单元区外部并且与单元的主体区相对应；以及终端区，形成在二极管区的外部。

在功率半导体器件中，如果施加至有源单元区的栅极的电压中断，则基于反相偏压的电场会由于减小的沟道长度而集中在二极管区和终端区之间的区域上。因此，功率半导体器件在有源单元区中耐受电压可以降低。

发明内容

本发明的方面提供了一种可以防止电场集中在二极管区的功率半导体器件。

本发明的其他方面提供了一种可以改善击穿电压（breakdown voltage）的功率半导体器件。

根据本发明的一个方面，提供了一种功率半导体器件，所述功率半导体器件具有：有源单元区、形成在有源单元区外部的二极管区、以及形成在二极管区外部的终端区，所述功率半导体器件包括：第一导电类型的半导体层和多个第二导电类型的柱体，他们形成在有源单元区、二极管区以及终端区中，多个第二导电类型的柱体彼此间隔开，在第一导电类型的半导体上具有预定的深度；第二导电类型的第一阱区，其形成在二极管区中，在第一导电类型的半导体层和多个第二导电类型的柱体上具有预定的深度；第二导电类型的第二阱区，其形成在与有源单元区相邻之侧，在第二导电类型的第一阱区上具有预定的深度；以及第二导电类型的第三阱区，其被形成为在二极管区中第二导电类型的柱体的位置上具有预定的深度，所述位置对应于与终端区相邻的第二导电类型的柱体，其中，第二导电类型的第一阱区的杂质浓度低于第二导电类型的第二阱区且高于第二导电类型的第三阱区的杂质浓度。

在终端区中可以形成第二导电类型的第三阱区，该第二导电类型的第三阱区在与多个第二导电类型的柱体相对应的位置上具有预定的深度。

功率半导体器件还可以包括绝缘层，所述绝缘层在二极管区中被形成为覆盖第二导电类型的第一阱区、第二导电类型的第二阱区、以及第二导电类型的第三阱区的顶部。

所述绝缘层在终端区中可以被形成为覆盖第二导电类型的第三阱区和第一导电类型的半导体层的顶部。

在二极管区中的第二导电类型的第一阱区和第二导电类型的第三阱区可以彼此接触。

第二导电类型的第三阱区的杂质浓度可以低于多个第二导电类型的柱体的杂质浓度。

功率半导体器件还可以包括第一导电类型的衬底，其形成在第一导电类型的半导体层之下。

功率半导体器件在有源单元区中还可以包括：第二导电类型的第一阱区，其被形成在第二导电类型的柱体上具有预定的深度；以及第一导电类型的源极区，其被形成在第二导电类型的第一阱区上具有预定的深度。

功率半导体器件在有源单元区中还可以包括栅电极，所述栅电极形成在第二导电类型的第一阱区和第一导电类型的源极区上。

第一导电类型可以是掺杂有n型杂质的半导体区的导电类型，而第二导电类型可以是掺杂有p型杂质的半导体区的导电类型。

如上所述，根据本发明的实施例的功率半导体器件可以防止电场集中在二极管区上。

另外，根据本发明的实施例的功率半导体器件可以改善击穿电压。

本发明的额外的方面和/或优点将在以下描述中部分地阐述，并且部分地从描述中而显而易见，或者可以通过本发明的实践习得。

附图说明

从以下结合附图的详细描述中，本发明的目标、特点和优点将更加显然，其中：

图1是说明根据本发明的一个实施例的功率半导体器件的截面图；

图2A和图2B说明图1中所示的功率半导体器件与传统的功率半导体器件的各种区域的电场的仿真结果；以及

图3说明图1中所示的功率半导体器件的反相电流的仿真结果。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述本发明的示例性实施例，使得本领域的技术人员可以容易地制造和利用。

在本说明书中，相同功能的元件由相同的附图标记来表示。

参见图1，说明了根据本发明的一个实施例的功率半导体器件的截面图。

如图1中所示，在水平截面图中，功率半导体器件100包括：有源单元区AC、形成在有源单元区AC外部的二极管区DR、以及形成在二极管区DR外部的终端区TR。