[发明专利]具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件

说明书

本发明公开了一种能够产生界面电荷，增强了表面横向电场，提高了表面横向耐压的具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件。该具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件包括由上至下依次设置的漂移区、埋层一、衬底；所述漂移区的上方设置有埋层二，所述埋层二上方设置有表面结构；所述埋层二上设置有延伸到漂移区内的介质槽二，所述介质槽二沿横向均匀分布。采用该具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件击穿电压能够达到427V,传统槽栅结构击穿电压为258V，提升了65.5％。采用具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件等势线分布均匀，电荷屏蔽效应使得表面高压对漂移区的作用降低，大幅提高漂移区浓度，降低电阻，提高击穿电压。

技术领域

本发明涉及半导体功率器件技术领域，尤其是一种具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件。

背景技术

众所周知的：功率集成电路(Power Integrated Circuit),集信号处理、传感保护、功率传输技术于一体,自上世纪八十年代产生以来发展迅速,在武器装备、电力电子、航空航天、平板显示驱动和其它高新技术产业有着极为广泛的应用。PIC是集成电路中的一个重要分支,与分立器件相比,不仅在性能、功耗和稳定性方面有很大优势,而且对于降低成本、减少体积和重量有着非常大的意义。因此,国内外专家和学者对此投入了极大的关注和深入的研究。

功率半导体器件主要包括功率二极管、晶闸管、功率MOSFET、功率绝缘栅双极晶体管(IGBT)和宽禁带功率半导体器件等。其中除晶闸管在特大功率领域应用,功率MOS和IGBT是两种主要的功率器件。由于宽禁带材料宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优势,随着碳化硅单晶生长技术和氮化镓异质结外延生长技术的不断成熟,新一代宽禁带功率半导体器件也获得了国内外半导体公司和研究机构的广泛关注和深入研究。

功率半导体器件设计的关键是优化高耐压、通态压降、快速开关等关键特性参数之间的折衷。提高功率密度和降低损耗一直以来都是功率半导体器件的发展方向,而前者与功率器件的耐压提高密切相关。现有功率器件由于高压互连，导致的击穿电压下降和器件失效等问题。

为了实现功率半导体器件的高耐压，现有技术中如中国专利，CN03135892.6，名称：一种SOI功率器件中的槽形绝缘耐压层，该申请提供了一种SOI功率器件中的槽形绝缘耐压层,其特征是在SOI功率器件中绝缘层两侧或一侧制作梯形、或矩形绝缘槽,绝缘层两侧的槽是对位排列或错位排列。在本发明的基础上制作功率器件,可以在半导体层和绝缘层的界面上引入界面电荷,根据电位移的全连续性,大幅度提高绝缘层内电场,使绝缘层电场比常规SOI结构提高5～7倍(对于Si/SiO₂体系,可从60V/μm提高到300～400V/μm以上),从而制作耐压极高的SOI功率器件。此结构主要提高常规结构的纵向耐压，不适用于高压互连结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种能够产生界面电荷，增强了表面介质槽内电场，提高了耐压的具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于电荷屏蔽效应的一种应用于高压互连的具有界面电荷槽高压互连结构的功率器件，包括由上至下依次设置的漂移区、埋层一、衬底；

所述漂移区上设置有N⁺漏区、漏电极、栅电极、源电极、N⁺接触区、p阱以及P⁺源区；

所述漂移区的上方设置有埋层二，所述埋层二上方设置有表面结构；所述埋层二上设置有延伸到漂移区内的介质槽二，所述介质槽二沿横向均匀分布。

进一步的，所述埋层一上设置有延伸到漂移区内的纵向的介质槽一，所述介质槽一沿横向均匀分布；

进一步的，所述相邻两个所述介质槽之间的间距以及相邻两个所述介质槽二之间的间距均相同。

进一步的，所述相邻两个所述介质槽之间的漂移区的浓度以及相邻两个所述介质槽二之间的偏移区的浓度均相同。