[实用新型]双向功率器件

说明书

本申请公开了一种双向功率器件，包括：半导体层；第一掺杂区，位于半导体层中；第一沟槽区的多个沟槽，位于第一掺杂区中，将第一掺杂区分隔为交替的第一类子掺杂区与第二类子掺杂区；栅介质层，覆盖第一沟槽区的多个沟槽的下部侧壁；屏蔽介质层，覆盖第一沟槽区的多个沟槽的上部侧壁；以及栅极导体，位于第一沟槽区的多个沟槽中，并分别与栅介质层和屏蔽介质层接触，栅极导体包括相连的控制栅与屏蔽栅，控制栅与栅介质层接触，屏蔽栅与屏蔽介质层接触，其中，屏蔽介质层的厚度不一致，至少部分屏蔽介质层的厚度大于栅介质层的厚度。该双向功率器件通过将屏蔽介质层的至少部分厚度设置为大于栅介质层的厚度从而提升器件的耐压。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种双向功率器件。

背景技术

双向功率器件在具有二次充电功能的充电装置中被广泛应用。以锂电池充放电装置为例，当锂电池充放电装置持续给终端设备供电到一定程度时，需要防止锂电池过放电以免终端设备停止运转，并需要及时给锂电池充电。给锂电池充电的过程中，锂电池还需要给终端设备供电，同时还要防止对锂电池过充电。因此，为了管理控制锂电池的充放电状态，通常采用具有双向开关控制电流导通的充放电保护电路。

如图1所示，在最初的充放电保护电路中采用两个漏极连接的单体平面栅NMOS管M1和M2作为双向开关。进行充电的时候，对M1的栅极G1施加高电压，使得M1导通，并对M2的栅极G2施加低电压，使得M2截止，此时，电流先通过M2的寄生二极管D2从M2的源极S2流到M2的漏极，再从M1的漏极流向M1的源极S1。进行放电的时候，对M1栅极G1施加低电压，使得M1截止，并对M2的栅极G2施加高电压，使得M2导通。此时，电流先通过M1的寄生二极管D1从M1的源极S1流到M1的漏极，再从M2的漏极流向M2的源极S2。但是采用平面栅结构的MOS工艺需要足够的面积才能满足更高的耐压需求，同时器件的导通效率很低，功耗很大。

因此，希望进一步优化双向功率器件的结构，使得双向功率器件的面积更小，性能更高。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种双向功率器件，利用沟槽将第一掺杂区分隔为交替的第一类子掺杂区与第二类子掺杂区，构成双向功率器件的源区和漏区，降低了器件的面积。还通过将屏蔽介质层的至少部分厚度设置为大于栅介质层的厚度从而提升器件的耐压。

本实用新型实施例提供了的一种双向功率器件，包括：半导体层；第一掺杂区，位于所述半导体层中；第一沟槽区的多个沟槽，位于所述第一掺杂区中，将所述第一掺杂区分隔为交替的第一类子掺杂区与第二类子掺杂区；栅介质层，覆盖所述第一沟槽区的多个沟槽的下部侧壁；屏蔽介质层，覆盖所述第一沟槽区的多个沟槽的上部侧壁；以及栅极导体，位于所述第一沟槽区的多个沟槽中，并分别与所述栅介质层和所述屏蔽介质层接触，所述栅极导体包括相连的控制栅与屏蔽栅，所述控制栅与所述栅介质层接触，所述屏蔽栅与所述屏蔽介质层接触，其中，所述屏蔽介质层的厚度不一致，至少部分所述屏蔽介质层的厚度大于所述栅介质层的厚度。

可选地，所述第一类子掺杂区与所述第二类子掺杂区中的一个作为源区的情况下，所述第一类子掺杂区与所述第二类子掺杂区中的另一个作为漏区，所述源区与所述漏区可以互换。

可选地，在所述第一沟槽区的多个沟槽中，沿该沟槽的开口向底部的方向，所述屏蔽介质层的厚度逐渐变厚或逐渐变薄。

可选地，所述屏蔽介质层包括依次相连的多个阶梯部，在所述第一沟槽区的多个沟槽中，沿沟槽的开口向底部的方向，所述屏蔽介质层的厚度呈梯度变化。

可选地，所述屏蔽介质层包括依次相连的第一阶梯部、第二阶梯部以及第三阶梯部，在所述第一沟槽区的多个沟槽中，所述第三阶梯部靠近沟槽的开口，所述第一阶梯部、所述第二阶梯部以及所述第三阶梯部的厚度依次递减。

可选地，所述第一阶梯部的厚度范围包括：所述第二阶梯部的厚度范围包括：所述第三阶梯部的厚度范围包括：其中，所述栅介质层的厚度小于所述第一阶梯部的厚度。