[发明专利]一种半导体功率器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率器件，尤其是一种半导体功率器件。

背景技术

半导体功率器件具有工作频率高、导通压降低、控制电路简单、可靠性好等优点，因此半导体功率器件广泛应用于功率控制领域。如图1为典型的n型沟道平面半导体功率器件结构图，其中101为p型第一阱区，112为p型第二阱区，102为n型第一源区，113为n型第二源区，103为n-型漂移区，104为p型集电区，105和107为绝缘层，108为门级多晶硅，也就是栅极；109为金属电极 ，它与101与102欧姆接触，形成发射极，110与104欧姆接触形成集电极。                                  

门极多晶硅105下方，102与103之间、113与103之间的部分表面为沟道区域，当给门极施加相对发射极低于阈值电压的正偏电压或反压时，沟道区域无法反型形成导电通道，102区与103区隔断，113与103区隔断，在器件未击穿状态下，电流无法从集电极流至发射极，器件处于关断状态。

当给门极施加相对发射极高于阈值的正偏电压时，在p型阱区101内紧邻105区的表面、p型阱区112内紧邻105区的表面形成n型导电沟道，102区与103区导通，113与103区导通，若集电极110与发射极109之间正向偏置，n型源区102和113内的电子将通过101和112表面的导电沟道流至n-型漂移区103，在漂移区，一部分电子与空穴复合，一部分电子进入到p集电区。p集电区104内的空穴通过进入到103区，一部分与电子复合，一部分流到上表面附近，被反偏的阱区-漂移区结收集，经源区102和源区113下方的阱区101和阱区112到达发射极109，随着电流增大，空穴电流增加，在阱区体电阻上产生的压降增大，当该压降大到足以导通源区与阱区构成的结时，寄生晶闸管开启，门级电压无法控制半导体功率器件的关断，半导体功率器件闩锁，电流急剧增大，导致器件烧毁。因此，防止半导体功率器件闩锁成为半导体功率器件设计优化的重要内容。

通常抑制半导体功率器件闩锁的方法是减小阱区电阻，为了有效防止闩锁，希望阱区浓度越大越好，这样降低阱区体电阻率，同时阱区结深越深，源区下方横向电阻的横截面积越大，也能减小体电阻。然而，增大阱区掺杂浓度，将会导致表面浓度显著升高，从而增大阈值电压；同时深结阱区扩散必然导致横向扩散也增加，沟道长度明显增加，降低跨导，增大通态压降，增加通态功率损耗。

发明内容

本发明的目的是增对现有技术中器件的抗闩锁能力与导通压降之间的矛盾，提出一种半导体功率器件。

本发明提供的半导体功率器件，包括，第一导电类型第一半导体层、设置于第一导电类型第一半导体层中的第二导电类型第一阱区、以及与所述第一阱区隔开的第二导电类型第二阱区；设置于第二导电类型第一阱区中第一导电类型第一源区、设置于第二导电类型第二阱区中的第一导电类型第二源区；设置于第一导电类型第一半导体层上覆盖了部分阱区和部分源区的第一绝缘层、位于第一绝缘层上的多晶硅层、设置于多晶硅层之上覆盖了部分源区和阱区的第二绝缘层，覆盖于第二绝缘层之上与阱区和源区连接的第一金属层、位于第一导电类型第一半导体层背面的第二导电类型第二半导体层，以及与第二导电类型第二半导体层连接的第二金属层，其特征在于，阱区的禁带宽度大于源区禁带宽度。

进一步地，所述源区的电子亲和能大于阱区电子亲和能。

进一步地，本发明所述的阱区禁带宽度为1eV到4eV，源区的禁带宽度为0.1eV到2eV。

进一步地，本发明所述的第一导电类型第一半导体层为单层。

进一步地，本发明所述的第一导电类型第一半导体层为多层。

进一步地，本发明所述的半导体功率器件还包括于所述的第一导电类型第一半导体层中设置的环绕于阱区的第一导电类型阻挡层。

进一步地，本发明所述的第一导电类型阻挡层的禁带宽度大于第一导电类型第一半导体层的禁带宽度, 第一导电类型阻挡层的电子亲和能小于第一导电类型第一半导体层的电子亲和能。

进一步地，本发明所述的阻挡层环绕于阱区将第一导电类型第一半导体层与第一绝缘层隔开。

进一步地，本发明所述的阻挡层环绕于阱区使第一导电类型第一半导体层与第一绝缘层接触。

进一步地，本发明所述的第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

进一步地，本发明所述的第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。