[发明专利]半导体开关元件

权利要求书

1.一种开关元件，所述开关元件包括：

半导体衬底，在所述半导体衬底的上表面上设置有沟槽；

栅极绝缘层，所述栅极绝缘层覆盖所述沟槽的内表面；以及

栅电极，所述栅电极被布置在所述沟槽中，并且通过所述栅极绝缘层而与所述半导体衬底绝缘，

其中，

所述半导体衬底包括：

第一导电类型的第一半导体区，所述第一半导体区与所述栅极绝缘层接触；

第二导电类型的体区，所述体区在所述第一半导体区的下侧与所述栅极绝缘层接触；

第二导电类型的底部区，所述底部区与在所述沟槽的底表面处的所述栅极绝缘层接触；以及

第一导电类型的第二半导体区，所述第二半导体区从与所述体区的下表面相接触的位置延伸到与所述底部区的下表面相接触的位置，所述第二半导体区在所述体区的下侧与所述栅极绝缘层接触，并且所述第二半导体区通过所述体区而与所述第一半导体区分离，并且

所述底部区包括：

低浓度区，所述低浓度区在所述底表面之中的沿着平行设置的多个沟槽的长方向上位于端部处的第一范围内与所述栅极绝缘层接触；以及

高浓度区，所述高浓度区在所述底表面之中的沿着平行设置的所述多个沟槽的所述长方向上与所述第一范围相邻的第二范围内与所述栅极绝缘层接触，并且所述高浓度区的第二导电类型的杂质浓度高于所述低浓度区的第二导电类型的杂质浓度。

2.根据权利要求1所述的开关元件，所述开关元件还包括：

上部电极，所述上部电极被设置在所述半导体衬底的所述上表面上，并且与所述第一半导体区接触，

其中，所述半导体衬底还包括第二导电类型的连接区，所述连接区连接所述底部区和所述上部电极。

3.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述栅极绝缘层包括：

底部绝缘层，所述底部绝缘层覆盖所述沟槽的所述底表面；以及

侧部绝缘层，所述侧部绝缘层覆盖所述沟槽的侧表面，并且所述侧部绝缘层的厚度比所述底部绝缘层的厚度薄。

4.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述低浓度区从所述底表面延伸到比所述底表面低的第一位置，并且

所述高浓度区从所述底表面延伸到比所述第一位置低的第二位置。

5.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述半导体衬底由碳化硅构成，并且

通过在所述半导体衬底的厚度方向上对位于所述沟槽下面的所述高浓度区中的有效载流子密度进行积分而获得的有效载流子表面密度大于1.4×10¹³(cm^-2)。

6.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述半导体衬底由碳化硅构成，并且

通过在所述半导体衬底的厚度方向上对位于所述沟槽下面的所述低浓度区中的有效载流子密度进行积分而获得的有效载流子表面密度小于1.4×10¹³(cm^-2)。

7.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述半导体衬底由硅构成，并且

通过在所述半导体衬底的厚度方向上对位于所述沟槽下面的所述高浓度区中的有效载流子密度进行积分而获得的有效载流子表面密度大于2.0×10¹²(cm^-2)。

8.根据权利要求1或2所述的开关元件，其中，

所述半导体衬底由硅构成，并且

通过在所述半导体衬底的厚度方向上对位于所述沟槽下面的所述低浓度区中的有效载流子密度进行积分而获得的有效载流子表面密度小于2.0×10¹²(cm^-2)。