[发明专利]功率器件、电力电子设备及功率器件的制作方法

说明书

本公开涉及一种功率器件、电力电子设备及功率器件的制作方法。功率器件包括:N型半导体衬底；P型阱层，位于N型半导体衬底的前侧；N型发射层，位于P型阱层的前侧；沟槽，穿过N型发射层和P型阱层并延伸至N型半导体衬底的内部；第一介质层，至少覆于沟槽的底壁和侧壁；栅结构，填充于沟槽内，包括第一部分和第二部分，第一部分更加靠近沟槽的底壁，且第一部分的电阻率大于第二部分的电阻率。

技术领域

本公开涉及电力电子技术领域，特别涉及一种功率器件、电力电子设备及功率器件的制作方法。

背景技术

在电力电子领域，金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)是应用较为广泛的功率器件。其中，MOSFET以其开关速度快、频率性能好、输入阻抗高、驱动功率小、温度特性好、无二次击穿问题等优点，大量应用在4C(即通信Communication，电脑Computer，消费电器Consumer，汽车Car)领域中。IGBT是由双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)和MOSFET组成的复合全控型电压驱动式半导体功率器件，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

如何改善这些功率器件的电气特性，一直是本领域技术人员研发的关键课题。

发明内容

本公开实施例提供一种功率器件、电力电子设备及功率器件的制作方法，以改善相关技术中功率器件的开关速度较慢，开关损耗较大，器件的能效不够理想的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种功率器件，包括：

N型半导体衬底；

P型阱层，位于所述N型半导体衬底的前侧；

N型发射层，位于所述P型阱层的前侧；

沟槽，穿过所述N型发射层和所述P型阱层并延伸至所述N型半导体衬底的内部；

第一介质层，至少覆于所述沟槽的底壁和侧壁；

栅结构，填充于所述沟槽内，包括第一部分和第二部分，所述第一部分更加靠近所述沟槽的所述底壁，且所述第一部分的电阻率大于所述第二部分的电阻率。

在一些实施例中，所述栅结构的所述第一部分的电阻率大于1000欧姆，所述栅结构的所述第二部分的电阻率为8至20欧姆。

在一些实施例中，所述栅结构的所述第一部分的材料包括无掺杂多晶硅，所述栅结构的所述第二部分的材料包括掺杂多晶硅。

在一些实施例中，所述栅结构的所述第一部分的材料包括无掺杂氧化物半导体，所述栅结构的所述第二部分的材料包括掺杂氧化物半导体。

在一些实施例中，所述P型阱层的结深不大于所述栅结构的所述第二部分的填充厚度。

在一些实施例中，所述第一介质层还覆于所述N型发射层。

在一些实施例中，所述的功率器件，还包括：

第二介质层，位于所述栅结构的前侧，所述第二介质层具有通向所述P型阱层的接触孔；

发射极金属，位于所述第二介质层的前侧，所述发射极金属通过所述接触孔与所述P型阱层电性连接；

保护层，位于所述发射极金属的前侧，所述保护层曝露出部分所述发射极金属。

在一些实施例中，所述的功率器件，还包括：