[发明专利]具有场电极的功率半导体器件

说明书

一种功率半导体器件包括：半导体主体，被配置成在功率半导体器件的第一负载端子和第二负载端子之间传导负载电流；源极区、沟道区和漂移体积，均被包括在半导体主体中，源极区被电连接至第一负载端子并且沟道区使源极区与漂移体积隔离；半导体区域，被包括在半导体主体中并且将漂移体积耦合至第二负载端子，在半导体区域和漂移体积之间建立第一过渡；控制电极，与半导体主体和负载端子中的每一个都绝缘并且被配置成控制沟道区中的负载电流的路径；以及沟槽，沿着延伸方向延伸到漂移体积中并且包括场电极。场电极的欧姆电阻大于控制电极的欧姆电阻。进一步地，场电极和第一过渡之间的距离占漂移体积在延伸方向上的总延伸的至少70%。

本申请是申请日为2017年7月18日，申请号为201710585097.0并且发明名称为“具有场电极的功率半导体器件”申请的分案申请。

技术领域

该说明书涉及功率半导体器件的实施例，涉及处理功率半导体器件的方法的实施例并且涉及开关电源电路的实施例。特别地，该说明书涉及具有控制电极和场电极的功率半导体器件的实施例，并且涉及处理方法的对应实施例，并且涉及开关电源电路的对应实施例。

背景技术

在汽车、用户和工业应用中的现代器件的许多诸如转换电能和驱动电动机或电机依赖半导体器件。例如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管（举几个示例）已被用于各种应用，所述各种应用包括但不限于电源和功率变换器中的开关。

例如，功率半导体器件可包括一个或多个金属氧化物半导体（MOS）控制头，其中每个控制头都可具有至少一个控制电极和源极区以及邻近其布置的沟道区。该控制电极通常被称为“栅极电极”。

为了将功率半导体器件设置成导通状态（在其期间正向方向上的负载电流可在器件的负载端子之间传导），控制电极可被提供有控制信号，该控制信号具有在第一范围内的电压以便在沟道区内感应负载电流路径。

为了将功率半导体器件设置成阻断状态（在其期间施加于半导体器件的负载端子的正向电压可被阻断并且负载电流在正向方向上的流动被禁止），控制电极可被提供有控制信号，该控制信号具有在不同于第一范围的第二范围内的电压以便切断沟道区中的负载电流路径。然后，正向电压可在由功率半导体器件的沟道区和漂移区之间的过渡形成的结处感应耗尽区，其中该耗尽区也被称为“空间电荷区”并且可主要扩展到半导体器件的漂移区中。在该上下文中，沟道区被频繁地称为“主体区”，在其中可通过控制电极来感应所述负载电流路径（例如反型沟道）以便将半导体器件设置在导通状态中。在沟道区中没有负载电流路径的情况下，该沟道区可与漂移区一起形成阻断结。

总的目标是保持在半导体器件处出现的损耗为低，其中所述损耗基本上是通过导通损耗和/或开关损耗造成的，以使得所述应用（例如所述电源或功率变换器）可呈现高的效率。为此，已经提出补偿结构，其也被称为“超级结结构”。

除了控制电极之外，功率半导体器件可进一步包括场电极，其可被电连接至负载端子之一并且其可朝向另一负载端子延伸到漂移区中。场电极在功率半导体器件中的存在可能对由负载端子形成的容量有影响。所述容量在某些情况下也被称为C_DS。

进一步地，该容量C_DS和/或在控制电极和负载端子之一之间形成的容量（在某些情况下也被称为C_DG）可影响在开关过程期间电压和/或电流振荡的程度。

发明内容