[实用新型]设置有电流阻断层的功率半导体器件

说明书

本实用新型涉及一种设置有电流阻断层的功率半导体器件，它包括第一导电类型衬底、第一导电类型外延层、第一类沟槽、第三类绝缘介质层、第一类导电多晶硅、场氧层、第一类绝缘介质、第二类导电多晶硅、栅氧层、第二导电类型体区、第一导电类型源区、第二类绝缘介质、源极金属、通孔、第二类沟槽与栅极金属，在所述第一导电类型外延层或第一导电类型衬底内设有第三类绝缘介质层。本实用新型提升了半导体功率器件在瞬间大电流下的可靠性，使得失效点从边角位置转移到芯片内部。

技术领域

本实用新型涉及一种功率半导体器件，具体地说是一种设置有电流阻断层的功率半导体器件。

背景技术

在非钳位感性的负载电路测试模式下，栅电极和漏电极通常接高电位，使器件处于导通状态，当栅电压消失时，此时在电路中电感作用下，漏极电压急剧升高，器件发生雪崩击穿，以N型功率器件为例，此时雪崩电流只能通过N型源区下面的P型体区流到源电极接触孔内，由于在P型体区的雪崩电流路径中存在一个寄生电阻，此时会产生一个电压降，当该电压降大于PN结的导通压降时，由N型源区、P型体区和N型外延层构成的寄生NPN三极管将开启，其中N型源区为发射区，P型体区为基区，N型外延层为集电区。NPN寄生三极管的开启，使得电流迅速增大，结温的急剧上升打破了器件的热平衡，导致不可逆的损坏。

在电感较大的情况下，减小寄生电阻可以抑制寄生三极管的开启，从而提升器件的雪崩耐量，但是当电感很小的时候，器件的雪崩耐量就会明显减小。这是由于电感较大的时候，整个雪崩过程的时间较长，在器件内部一旦有电流集中，就会导致局部发热，局部发热会使得局部击穿电压升高，局部击穿电压升高导致该处电流下降，该处电流就会转移至其他击穿电压较低的位置，这就是热转移现象，这导致电流很难固定集中于一处，器件不容易失效；当电感很小的时候，整个雪崩过程的时间较短，器件雪崩失效所对应的雪崩电流较大，在器件内部一旦有电流集中，由于时间较短，很难产生热转移现象，导致器件往往在击穿薄弱点发生寄生三极管开启失效，或者直接电流过大导致器件在击穿薄弱点局部烧毁，而一般烧毁的位置就在芯片的边角位置。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能提升在瞬间大电流下可靠性的设置有电流阻断层的功率半导体器件。

按照本实用新型提供的技术方案，所述设置有电流阻断层的功率半导体器件，它包括第一导电类型衬底，在第一导电类型衬底的上方设有第一导电类型外延层，在第一导电类型外延层的表面设置条形的互相平行且均匀分布的第一类沟槽，在第一类沟槽的外围环绕着至少一条第二类沟槽，设有第一类沟槽的一侧为第二类沟槽的内侧，另一侧为第二类沟槽的外侧；

在第一类沟槽的下半段设有场氧层，在场氧层内设有第一类导电多晶硅，第一类导电多晶硅接源极电位，第一类导电多晶硅通过场氧层与第一导电类型外延层绝缘，在第一类沟槽的上半段设有栅氧层，在栅氧层内设有第二类导电多晶硅，第二类导电多晶硅接栅极电位，在第一类导电多晶硅与第二类导电多晶硅之间设有第一类绝缘介质，第二类导电多晶硅通过栅氧层与第一导电类型外延层绝缘，相邻的第一类沟槽之间的第一导电类型外延层的表面设有第二导电类型体区，在第二导电类型体区的表面设有第一导电类型源区，在第一类沟槽与第一导电类型源区的上方设有第二类绝缘介质，在第二类绝缘介质的上方设有源极金属，源极金属通过第二类绝缘介质内的通孔与第一导电类型源区以及第二导电类型体区欧姆接触；

所述第二类沟槽内设有场氧层，在场氧层内设有第一类导电多晶硅，与第一类沟槽平行的第二类沟槽与相邻的第一类沟槽之间的外延层的表面设有第二导电类型体区，在第二导电类型体区的上方设有第二类绝缘介质，在第二类绝缘介质的上方设有源极金属，源极金属与第二导电类型体区欧姆接触；

在第一类沟槽的两端的尽头，在第一类沟槽的上方设有第二类绝缘介质，在第二类绝缘介质的上方设有栅极金属，栅极金属通过第二类绝缘介质内的通孔与第二类导电多晶硅欧姆接触；

所述第二类沟槽的外侧以及下方的第一导电类型外延层或第一导电类型衬底内设有第三类绝缘介质层。