[发明专利]一种功率半导体器件

说明书

本发明主要涉及功率半导体器件领域，提出了一种功率半导体器件结构。本结构包括功率半导体器件有源区和结终端区；通过在有源区内部填充HK材料降低有源区导通电阻，达到降低功率器件功耗的目的，同时HK材料耐压能力优于硅，可以减小有源区版图面积；在有源区外围或者外侧填充HK材料构造结终端区，优化功率器件边缘处电场分布，有效缓解了曲率效应，同时结终端区金属场板也能有效改善功率器件电势分布不均匀。本发明结终端区无需复杂结构设计，在现有工艺条件下制作方便，与当前功率器件结终端处理技术相比，只需通过引入HK材料，便能达到有效优化功率器件的边缘处电场分布的目的，使得功率半导体器件耐压值得到较大程度提高。

技术领域

本发明涉及半导体器件设计领域，特别是涉及一种功率半导体器件。

背景技术

在功率半导体器件发展进程中，功率器件的耐压能力是设计人员需要考虑一个重要参数。同时，在功率器件边缘处往往会发生电场聚集现象，导致功率器件的耐压值下降，为此人们通过一些边缘终端处理技术优化功率器件边缘处结构，达到提高功率器件耐压值的目的。

在边缘终端处理技术中广泛使用的有场板技术和场限环技术，场板技术是通过改变功率器件表面电势分布使曲面结的曲率半径增大，弱化表面电场的集中，达到提高功率器件的耐压值的目的。场限环技术是通过在功率器件主结的周围形成统一掺杂的场环，增大结曲率半径，达到提高功率器件的耐压值的目的。但是场板技术提高功率器件耐压能力是有限的，场限环技术也存在边缘峰值电场，影响功率器件的耐压值，同时其结构复杂，设计难度大。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出一种功率半导体器件结构，可以有效提高功率半导体器件耐压值。

本发明采用的技术方案为：一种功率半导体器件，包括有源区Ⅰ和结终端区Ⅱ；所述有源区Ⅰ包括第一N型掺杂区20、第二N型掺杂区21、第一P型掺杂区31和HK材料有源区40；所述HK材料有源区40和第二N型掺杂区21沿器件横向方向交替排布构成类超结结构；所述第一P型掺杂区31位于类超结结构的上表面；所述第一N型掺杂区20位于类超结结构的下表面；所述结终端区Ⅱ位于功率半导体器件有源区Ⅰ外侧或者外围，其包括HK材料终端区41、第一N型掺杂区20、第二N型掺杂区21和第一P型掺杂区31；所述第一P型掺杂区31位于HK材料终端区41和第二N型掺杂区21上方；所述第一N型掺杂区20位于第二N型掺杂区21之下；所述有源区Ⅰ和结终端区Ⅱ下表面具有第一金属电极101，第一金属电极101超出功率器件有源区Ⅰ部分宽度稍大于HK材料终端区41厚度；所述有源区和终端区的上表面具有第二金属电极103。

本发明中的HK(High Kappa)材料，是介电常数大于二氧化硅(K＝3.9)的介电材料的泛称。功率器件进行杂质扩散的过程中，扩散边缘处会不可避免的形成球面结或柱面结，使得掺杂区边角处电场聚集，功率器件则容易发生击穿现象，导致功率器件的耐压值下降。本发明通过在半导体器件边缘处填充HK材料，构成功率器件结终端。通过与现有结终端技术相比，本发明设计方便，结构简单，能够大幅提高功率器件的耐压能力。

进一步的，所述HK材料有源区40贯穿第一N型掺杂区20与第一金属电极101连接；所述HK材料终端区41贯穿第一N型掺杂区20与第一金属电极101连接；所述终端区与有源区相连一侧的部分下表面与第一金属电极101连接。

进一步的，所述HK材料有源区40贯穿第一P型掺杂区31与第二金属电极103连接；所述HK材料终端区41贯穿第一P型掺杂区31与第二金属电极103连接；所述终端区与有源区相连一侧的部分上表面与第二金属电极103连接。

进一步的，所述结终端区远离有源区一端的上层具有第二P型掺杂区32；所述第二P型掺杂区32与第一P型掺杂区31分别位于HK材料终端区41两侧；所述第二P型掺杂区32的下表面与第二N型掺杂区21的上表面连接。

进一步的，所述第二金属电极103沿器件垂直方向延伸入HK材料终端区41中。