[实用新型]具有快速反向恢复特性的功率半导体器件

说明书

本实用新型涉及半导体技术领域，具体公开了一种具有快速反向恢复特性的功率半导体器件，包括：漏极金属，漏极金属上设置第一导电类型硅衬底，第一导电类型硅衬底上设置有第一导电类型硅外延层，第一导电类型硅外延层内设置沟槽，其中，沟槽内设置有场氧层、屏蔽栅、栅极和虚栅，屏蔽栅被场氧层包围，栅极与虚栅位于沟槽的顶部，栅极与第一导电类型硅外延层之间设置有第一栅氧层，虚栅与第一导电类型硅外延层之间设置有第二栅氧层，第二栅氧层的厚度小于第一栅氧层的厚度。本实用新型提供的具有快速反向恢复特性的功率半导体器件能够明显抑制反向恢复电流的峰值。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种具有快速反向恢复特性的功率半导体器件。

背景技术

功率半导体器件是不断发展的功率-电子系统的内在驱动力，尤其在节约能源、动态控制、噪音减少等方面。在过去的三十年里，功率器件取得了飞跃式的发展，特别是功率金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，为了拓宽其应用领域，满足低功耗需求，必须有效的降低导通电阻，在保证击穿电压的前提下，为了获得较大的导通电流，20世纪90年代初提出了“超结”概念，利用相互交替的P柱与N柱代替传统的功率器件的N型漂移区，成功的打破了“硅限”，它可以在保证击穿电压的前提下，同时得到低导通功耗和高的开关速度。但是相比于传统MOSFET，超结结构具有一个显著的缺点：体二极管反向恢复硬度高，时间长。由于在超结结构PN结结面积比较大，在其反向恢复过程中，反向恢复峰值电流大，会导致较大的反向恢复损耗，同时，在中低压领域，利用超结原理设计的屏蔽栅功率MOSFET也出现了反向恢复峰值电流大的问题。传统方法通过电子辐照或者重金属掺杂进行少子寿命控制，减小反向恢复电荷，降低反向恢复峰值电流，但这样会增加器件的制造成本并导致漏电大，长程可靠性降低。

发明内容

本实用新型提供了一种具有快速反向恢复特性的功率半导体器件，解决相关技术中存在的反向恢复峰值电流大的问题。

作为本实用新型的一个方面，提供一种具有快速反向恢复特性的功率半导体器件，包括：漏极金属，所述漏极金属上设置第一导电类型硅衬底，所述第一导电类型硅衬底上设置有第一导电类型硅外延层，所述第一导电类型硅外延层内设置沟槽，位于相邻的所述沟槽之间的所述第一导电类型硅外延层的表面设置有第二导电类型体区，所述第二导电类型体区的表面设置有第一导电类型源区，所述沟槽与所述第一导电类型源区上均设置有绝缘介质层，所述绝缘介质层上设置有源极金属，所述源极金属通过通孔与第二导电类型体区以及第一导电类型源区接触，其中，所述沟槽内设置有场氧层、屏蔽栅、栅极和虚栅，所述屏蔽栅被所述场氧层包围，所述栅极与所述虚栅位于所述沟槽的顶部，所述栅极与所述第一导电类型硅外延层之间设置有第一栅氧层，所述虚栅与所述第一导电类型硅外延层之间设置有第二栅氧层，所述第二栅氧层的厚度小于所述第一栅氧层的厚度，所述虚栅和所述屏蔽栅均连接源极电位，所述栅极连接栅极驱动电压。

进一步地，所述栅极和所述虚栅分别位于所述屏蔽栅的两侧。

进一步地，所述栅极和所述虚栅均位于所述屏蔽栅的上方，且所述虚栅的侧面与所述栅极之间通过绝缘介质隔离。

进一步地，所述栅极和所述虚栅均位于所述屏蔽栅的上方，且所述虚栅的侧面以及底面与所述栅极之间均通过绝缘介质隔离。

进一步地，所述第二栅氧层的厚度范围为20A至700A。