[实用新型]防闩锁高密度元胞功率半导体器件结构有效

专利信息
申请号: 202021816771.5 申请日: 2020-08-27
公开(公告)号: CN213150777U 公开(公告)日: 2021-05-07
发明(设计)人: 朱袁正;周锦程;王根毅;周永珍 申请(专利权)人: 无锡新洁能股份有限公司
主分类号: H01L29/06 分类号: H01L29/06;H01L21/8232
代理公司: 无锡市大为专利商标事务所(普通合伙) 32104 代理人: 曹祖良;涂三民
地址: 214131 江苏省无锡市滨湖区高浪东路999号*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 防闩锁 高密度 功率 半导体器件 结构
【说明书】:

本实用新型涉及一种防闩锁高密度元胞功率半导体器件结构,它包括漏极金属、第一导电类型衬底、第一导电类型外延层、沟槽、栅氧层、栅极导电多晶硅、绝缘介质层、第二导电类型体区、第一导电类型源区、第二导电类型阱区与源极金属。本实用新型结构由于采用了研磨工艺去除了平台区顶部的第一导电类型源区,使得源极金属与第二导电类型阱区的接触面积明显增加,减小了寄生基极电阻,在器件击穿时,寄生三极管不容易开启;当本实用新型的第二导电类型阱区呈块状设置在所述平台区顶部的两侧的第一导电类型源区之间时,不仅可以使得寄生基极电阻减小,抑制寄生三极管开启,更能够防止第二导电类型阱区影响阈值电压。

技术领域

本实用新型涉及功率半导体器件技术领域,具体地说是一种防闩锁高密度元胞功率半导体器件结构。

背景技术

随着移动设备的普及,与向移动设备供电的电池相关的技术变得越来越重要。近年来,根据向移动设备供电的目的,通常使用能够放电或充电的二次电池。因此,根据电池规范,应该在二次电池中设置电池保护电路,该电池保护电路被配置成管理电池的放电和充电所需的电压和电流。

因此,电池保护电路还可以执行例如运行时间预测的功能和其他类似的功能,以及控制电压和电流的充电和放电的功能。为了实现上述功能,可以通过串联或并联地连接一个或更多个电池单元来配置电池保护电路。

因为电池保护电路用作为用于使电流通过或阻挡的闸,根据是否正在进行二次电池的充电或放电,要求电池保护电路在被激活时具有相对低的电阻值以允许电流通过,并且要求其在未被激活时具有高的击穿电压性能以阻挡电流,从而即使在高操作电压下也防止击穿。

具有沟槽并且在这样的电池保护电路中采用的功率半导体器件被广泛地用作为构成电池保护电路的部件,原因是通过这样的高密度元胞可以实现低导通电阻(Ron)。然而,由于寄生NPN三极管的存在,在功率半导体器件中可能会出现回跳现象,这种回跳现象会使得击穿电压(BVdss)严重下降。

如附图16所示为传统的尚未形成源极金属的高密度元胞功率半导体器件结构,包括漏极金属、位于漏极金属上的第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层,在所述第一导电类型外延层的表面设置第二导电类型体区,在所述第二导电类型体区表面设置互相平行的沟槽,所述沟槽穿透第二导电类型体区进入第一导电类型外延层内,相邻的沟槽之间的半导体区域为平台区,所述漏极金属指向第一导电类型外延层的方向为从下方指向上方,在所述平台区顶部的两侧和顶部的表面设有的重掺杂第一导电类型源区,所述重掺杂第一导电类型源区的下方设有重掺杂第二导电类型阱区,在同一平台区的第一导电类型源区内间隔设置块状的窗口,露出第一导电类型源区下方的重掺杂第二导电类型阱区,所述在所述沟槽的下段设置有栅极导电多晶硅,在所述栅极导电多晶硅与第二导电类型体区、第一导电类型外延层之间设有栅氧层,在所述栅氧层与栅极导电多晶硅的上方设有绝缘介质层,在芯片的上表面设有源极金属,所述源极金属与第一导电类型源区、第二导电类型阱区和绝缘介质层接触。由于源极金属与第二导电类型阱区接触的面积较小,器件存在较大的寄生基极电阻,在器件击穿时,容易使得寄生三极管开启。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种可以减小寄生基极电阻并在器件击穿时寄生三极管不容易开启的防闩锁高密度元胞功率半导体器件结构。

按照本实用新型提供的技术方案,所述防闩锁高密度元胞功率半导体器件结构,它包括漏极金属、位于漏极金属上方的第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上方的第一导电类型外延层,在第一导电类型外延层的上表面设置第二导电类型体区,在第二导电类型体区的上表面设置互相平行的沟槽,所述沟槽穿透第二导电类型体区进入第一导电类型外延层内,在沟槽的侧壁以及底面设有栅氧层,在栅氧层内设有栅极导电多晶硅,在栅氧层与栅极导电多晶硅的上方设有绝缘介质层;

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