[发明专利]功率半导体器件和功率半导体芯片

说明书

本申请提供了功率半导体器件和功率半导体芯片。该功率半导体器件包括：半导体层；梯形沟槽，从半导体层的表面向半导体层内凹陷特定深度，并且该沟槽包括具有第一深度的一对线和连接在该对线之间且具有比第一深度浅的第二深度的多个连接件；阱区，被限定在该半导体层中、在该对线之间并且在沟槽的多个连接件之间；浮动区，被限定在该半导体层中、在沟槽的该对线的外部；栅极绝缘层，布置在沟槽的内壁上；以及栅极电极层，布置在栅极绝缘层上以填充沟槽，并且栅极电极层包括填充该对线的第一部分和填充多个连接件的第二部分。栅极电极层的第二部分的深度比栅极电极层的第一部分的深度浅。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0058261的优先权的利益，该专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及半导体器件，更具体地，涉及用于切换功率传输的功率半导体器件和功率半导体芯片。

背景技术

功率半导体器件是在高电压和大电流环境下工作的半导体器件。功率半导体器件用于需要高功率切换的领域，例如逆变器器件。例如，功率半导体器件可以包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、功率MOSFET等。功率半导体器件需要基本上对高电压的击穿特性，并且近来还需要高速切换操作。

当从沟道注入的电子和从集电极注入的空穴流动时，半导体器件工作。然而，在沟槽栅型功率半导体器件中，当空穴在沟槽栅极中过度累积时，发生负栅极充电(NGC)现象，并且在栅极方向上产生位移电流。沟槽栅型功率半导体器件具有大的栅极至集电极电容(Cgc)，其受到负栅极充电(NGC)的极大影响，从而导致切换稳定性的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国专利申请公开第20140057630号(2014年5月13日公开)

发明内容

提供本概述以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助。

在一个总体方面，一种功率半导体器件包括：半导体层；梯形沟槽，该沟槽从该半导体层的表面向该半导体层内凹陷特定深度并且包括具有第一深度的一对线以及连接在该对线之间并且具有比该第一深度浅的第二深度的多个连接件；阱区，被限定在半导体层中、在该对线之间并且在该沟槽的多个连接件之间；浮动区，被限定在该半导体层中、在沟槽的一对线的外部；栅极绝缘层，布置在沟槽的内壁上；以及栅极电极层，布置在栅极绝缘层上以填充沟槽，并且包括填充一对线的第一部分和填充多个连接件的第二部分。栅极电极层的第二部分的深度比栅极电极层的第一部分的深度浅。

连接件中的每一个的宽度可以大于一对线中的每条线的宽度，并且栅极电极层的第二部分的宽度可以大于栅极电极层的第一部分的宽度。

浮动区可在该对线下方延伸以包围栅极电极层的第一部分的底表面，并且栅极电极层的第二部分的底表面可以相对于浮动区露出。

栅极电极层的第二部分的深度可以比阱区域的深度深。

功率半导体器件可以包括源极区或发射极区，源极区或发射极区在阱区中与栅极电极层的第二部分相邻并且在栅极电极层的第一部分的延伸方向上彼此间隔开。

功率半导体器件可以包括被限定在半导体层中、位于阱区下方的漂移区。

漂移区、以及源区或发射区可以掺杂有第一导电类型的杂质，并且阱区和浮动区可以掺杂有与第一导电类型相反的第二导电类型的杂质。