[发明专利]一种沟槽型超结功率器件

说明书

本发明实施例提供的一种沟槽型超结功率器件，包括源极、漏极、第一栅极、第二栅极、体二极管和体区接触二极管，体二极管与体区接触二极管串联连接，第一栅极通过栅极电压来控制第一栅极所控制的第一电流沟道的开启和关断，第二栅极与源极连接并通过源极电压来控制第二栅极所控制的第二电流沟道的开启和关断。本发明的一种沟槽型超结功率器件在关断时，能够大幅降低流经体二极管的反向电流，从而能够大幅降低体二极管内的少子载流子，使得沟槽型超结功率器件实现快速的反向恢复功能。

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，特别是涉及一种具有快速反向恢复功能的沟槽型超结功率器件。

背景技术

现有技术的沟槽型超结功率器件的剖面结构如图1所示，包括：n型漏区31和位于n型漏区31之上的n型漂移区30，n型漏区31通过漏极金属接触层70接漏极电压；在n型漂移区30内形成有至少两个平行设置的p型柱状外延掺杂区32，在每个p型柱状外延掺杂区32的顶部分别形成有p型体区33，p型体区33与n型漂移区30之间形成沟槽型超结功率器件中寄生的体二极管结构。在p型体区33内形成有p型体区接触区38，p型体区接触区38的掺杂浓度通常高于p型体区33的掺杂浓度的最大峰值，从而p型体区接触区38和源极金属接触层47形成欧姆接触结构；在p型体区33内、p型体区接触区38的两侧分别形成有n型源区34；位于相邻两个p型体区33之间且凹陷在n型漂移区30内的栅极沟槽，在栅极沟槽内形成有栅介质层35和栅极36，栅极36通过栅极电压来控制电流沟道的开启和关断。绝缘介质层50为层间介质层，用于将金属层之间隔离。

图1所示的沟槽型超结功率器件的等效电路示意图如图2所示，包括漏极101、源极102、栅极103、和体二极管104，其中，体二极管104是沟槽型超结功率器件中的本征寄生结构，其工作机理是：1)当栅源电压Vgs小于沟槽型超结功率器件的阈值电压Vth，漏源电压Vds大于0V时，沟槽型超结功率器件处于关断状态；2)当栅源电压Vgs大于沟槽型超结功率器件的阈值电压Vth，漏源电压Vds大于0V时，沟槽型超结功率器件正向开启，此时电流从漏极经栅极处的电流沟道流到源极。现有技术的沟槽型超结功率器件在关断时，当漏源电压Vds小于0V时，沟槽型超级功率器件中寄生的体二极管处于正偏压状态，反向电流从源极经体二极管流至漏极，此时体二极管的电流存在注入少子载流子现象，而这些少子载流子在体二极管再一次反偏时进行反向恢复，导致较大的反向恢复电流，反向恢复时间长。

在半桥式电路、全桥式电路、LLC谐振电路等的电源系统以及电机控制系统中，超结功率器件中寄生的体二极管都会经历少子载流子反向恢复的过程。少子载流子产生的反向恢复电流导致超结功率器件的损耗增加，降低了系统的效率，同时也容易引起上下管直通烧坏器件，影响超结功率器件的安全工作。目前提高超结功率器件的反向恢复速度的方法主要有以下几种：(1)反向并联快恢复二极管，该方法的缺点是封装体积变大，制造成本大幅增加；(2)集成肖特基体二极管，该方法的缺点是耐压低、漏电流大，并且功耗增加；(3)采用寿命控制技术如：电子辐照、粒子辐照(质子、α粒子)、深能级复合中心等，该方法的缺点是工艺难度提高、制造成本上升，同时器件漏电流和导通电阻变大，功耗增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有快速反向恢复功能的沟槽型超结功率器件，以解决现有技术中的沟槽型超结功率器件因少子载流子注入问题造成的反向恢复时间较长的技术问题。

本发明实施例提供的一种沟槽型超结功率器件，包括：

n型漏区以及位于所述n型漏区之上的n型漂移区，所述n型漂移区内设有至少两个平行设置的p型柱状外延掺杂区，所述p型柱状外延掺杂区的顶部设有p型体区，所述p型体区内设有p型体区接触区、第一n型源区和第二n型源区，所述p型体区接触区通常设置于所述第一n型源区和第二n型源区之间；

位于所述p型体区接触区之上的导电层，所述导电层与所述p型体区接触区形成体区接触二极管结构，其中所述导电层为所述体区接触二极管的阴极，所述p型体区接触区为所述体区接触二极管的阳极；