[发明专利]一种具有新型终端结构的功率半导体器件

说明书

一种具有新型终端结构的功率半导体器件，本发明涉及一种半导体器件，为提供一种具有高耐压能力、高外来电荷耐受能力、低漏电流、高动态开关响应速度并且易于加工制造的半导体器件，本发明提供一种具有条形螺旋形高阻场板的新型终端结构的半导体器件，通过将条形螺旋高阻场板与终端耐压结构相结合，能够有效提升器件的耐压能力和外来电荷耐受能力，并且相对于传统的高阻平面场板结构而言，可以实现更低的漏电流和更高的动态响应速度，在器件高频开关状态下不存在耐压降低的问题，且场板材料选材和加工工艺更为简单。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，具体来说，涉及一种具有新型终端结构的功率半导体器件。

背景技术

功率半导体器件是各类功率电子系统中的基础元器件。常用的功率半导体器件包括金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)、二极管(Diode)等。功率半导体器件的一个重要参数就是其耐压能力，以其击穿电压(BV)指标来衡量，其基础耐压结构一般为形成在p型掺杂半导体区域与n型掺杂半导体区域之间的PN结。当PN结被反向偏置时(即p型区的电压低于n型区的电压)，器件处于反向阻断模式，在这种情况下，耗尽区(空间电荷区域)在p型和n型区域中扩展。通常，这些n型和p型区域中的一个区域比另一个区域具有更低的掺杂浓度，使得耗尽区域主要在较轻掺杂的区域中延伸，因此PN结中较轻掺杂区域主要承受PN结两端施加的电压。

PN结承受高电压的能力受限于半导体功率器件的雪崩击穿机制。随着施加到PN结的阻断电压增大，空间电荷区内的电场也随之增强。该电场导致空间电荷区内的载流子加速并与原子发生碰撞，并发生碰撞电离产生新的电子-空穴对，碰撞电离产生的载流子继续被电场加速而产生新的载流子，最终由于雪崩倍增效应发生雪崩击穿，而雪崩击穿发生时的电压被称作击穿电压，雪崩击穿发生时的器件体内最高的电场强度值被称作临界电场。

然而，功率半导体器件具有有限大小的半导体区域，其在横向方向上到边缘表面终止。一般功率半导体器件表面处PN结未延伸至半导体的边缘表面，而是在横向方向上与器件的边缘保持一段的距离。在PN结边缘截止处，由于掺杂杂质的扩散，PN结的形状会而从水平状转变成圆弧状。在器件反向偏置状态下，由于圆弧曲率效应的影响，PN结在其边缘处会发生电场聚集，导致边缘电场升高，降低耐压能力。因此，功率半导体器件需要特殊的结构提升其边缘区域的耐压能力，这种位于器件边缘的耐压结构被称为器件的终端结构。