[实用新型]高可靠性高密度元胞功率半导体器件结构

说明书

本实用新型涉及一种高可靠性高密度元胞功率半导体器件结构，包括漏极金属、第一导电类型衬底、外延层、沟槽、栅氧层、栅极导电多晶硅、绝缘介质层与源极金属，第二导电类型体区被沟槽切割成条状并且互相平行，在第二导电类型体区的上表面两侧均设有在沟槽的延伸方向上呈间隔设置的第一导电类型源区，在第二导电类型体区的上表面中部设有第二导电类型阱区，第一导电类型源区的下表面低于第二导电类型阱区的下表面，块状第二导电类型阱区沿着沟槽的延伸方向上呈间隔设置在第二导电类型阱区上，第一导电类型源区被块状第二导电类型阱区断开。本实用新型减小了寄生积极电阻，在器件击穿时，寄生三极管不容易开启，避免了发生回跳现象。

技术领域

本实用新型属于功率半导体器件技术领域，本实用新型具体地说是一种高可靠性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。

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如附图13所示，包括漏极金属1、位于漏极金属上的第一导电类型衬底2及位于第一导电类型衬底2上的第一导电类型外延层3，在第一导电类型外延层3的表面设置第二导电类型体区8，在第二导电类型体区8的表面设置互相平行的沟槽4，沟槽4穿透第二导电类型体区8进入第一导电类型外延层3内，漏极金属1指向第一导电类型外延层3的方向为从下方指向上方，在第二导电类型阱区10的两侧表面和顶部表面设有重掺杂的第一导电类型源区9，第一导电类型源区9的下方设有重掺杂的第二导电类型阱区10，在第一导电类型源区9内间隔设置块状的窗口，露出第一导电类型源区9下方的第二导电类型阱区10，在沟槽4的下段设置有栅极导电多晶硅6，在栅极导电多晶硅6与第二导电类型体区8、第一导电类型外延层3之间设有栅氧层5，在栅氧层5与栅极导电多晶硅6的上方设有绝缘介质层7，在绝缘介质层7与第一导电类型源区9的上表面设有源极金属，源极金属与第一导电类型源区9、第二导电类型阱区10和绝缘介质层7接触。

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，提供一种可以避免发生回跳现象的高可靠性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，所述高可靠性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，沟槽穿透第二导电类型体区进入第一导电类型外延层内，所述第二导电类型体区被沟槽切割成条状并且互相平行，在第二导电类型体区的上表面两侧均设有在沟槽的延伸方向上呈间隔设置的第一导电类型源区，在第二导电类型体区的上表面中部设有第二导电类型阱区，所述第一导电类型源区的下表面低于第二导电类型阱区的下表面，块状第二导电类型阱区沿着沟槽的延伸方向上呈间隔设置在第二导电类型阱区上，第一导电类型源区被块状第二导电类型阱区断开；