本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種功率開關(guān)器件及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、場(chǎng)效應(yīng)控制功率開關(guān)器件諸如mosfet(metal?oxide?semiconductor?fieldeffect?transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或者igbt(insulated?gatebipolar?transistor，絕緣柵雙極晶體管)廣泛應(yīng)用作電源和功率轉(zhuǎn)換器等電力設(shè)備中的開關(guān)。

2、場(chǎng)效應(yīng)控制功率開關(guān)器件包括一具有各功能區(qū)的表面。該表面可劃分為元胞區(qū)和包圍元胞區(qū)的終端區(qū)。通常來(lái)講，元胞區(qū)包括多個(gè)結(jié)構(gòu)且大小均一致的元胞。終端區(qū)用于對(duì)元胞區(qū)提供保護(hù)，提高器件的耐壓。然而為減小器件的面積，提高器件集成度，終端區(qū)的面積有限。當(dāng)終端區(qū)被擊穿時(shí)，由于其面積有限，器件承受uis(unclamped?inductiveswitching，非鉗位電感性開關(guān))能力會(huì)很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N功率開關(guān)器件，通過(guò)在元胞區(qū)設(shè)計(jì)大小或深度不一致的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，將擊穿區(qū)引至元胞區(qū)，避免了器件的終端區(qū)被擊穿，提高了器件的uis能力。

2、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了一種功率開關(guān)器件，包括：襯底層；外延層，位于襯底層之上；柵極結(jié)構(gòu)；第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，包括第一場(chǎng)板溝槽、第一場(chǎng)板電極和第一場(chǎng)板絕緣層，所述第一場(chǎng)板溝槽自所述功率開關(guān)器件的第一表面垂直延伸至所述外延層內(nèi)部，所述第一場(chǎng)板電極位于所述第一場(chǎng)板溝槽內(nèi)，所述第一場(chǎng)板絕緣層覆蓋所述第一場(chǎng)板溝槽內(nèi)表面，將所述第一場(chǎng)板電極與所述第一場(chǎng)板溝槽相隔離；以及第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，包括第二場(chǎng)板溝槽、第二場(chǎng)板電極和第二場(chǎng)板絕緣層，所述第二場(chǎng)板溝槽自所述功率開關(guān)器件的第一表面垂直延伸至所述外延層內(nèi)部，所述第二場(chǎng)板電極位于所述第二場(chǎng)板溝槽內(nèi)，所述第二場(chǎng)板絕緣層覆蓋所述第二場(chǎng)板溝槽內(nèi)表面，將所述第二場(chǎng)板電極與所述第二場(chǎng)板溝槽相隔離；其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)與所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)在其中同一方向上的間距不同。

3、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了一種功率開關(guān)器件，包括：襯底層；外延層，位于襯底層之上；柵極結(jié)構(gòu)；第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，包括第一場(chǎng)板溝槽、第一場(chǎng)板電極和第一場(chǎng)板絕緣層，所述第一場(chǎng)板溝槽自所述功率開關(guān)器件的第一表面垂直延伸至所述外延層內(nèi)部，所述第一場(chǎng)板電極位于所述第一場(chǎng)板溝槽內(nèi)，所述第一場(chǎng)板絕緣層覆蓋所述第一場(chǎng)板溝槽內(nèi)表面，將所述第一場(chǎng)板電極與所述第一場(chǎng)板溝槽相隔離；以及第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，包括第二場(chǎng)板溝槽、第二場(chǎng)板電極和第二場(chǎng)板絕緣層，所述第二場(chǎng)板溝槽自所述功率開關(guān)器件的第一表面垂直延伸至所述外延層內(nèi)部，所述第二場(chǎng)板電極位于所述第二場(chǎng)板溝槽內(nèi)，所述第二場(chǎng)板絕緣層覆蓋所述第二場(chǎng)板溝槽內(nèi)表面，將所述第二場(chǎng)板電極與所述第二場(chǎng)板溝槽相隔離；其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相垂直的方向上，所述第一場(chǎng)板溝槽具有第一深度，所述第二場(chǎng)板溝槽具有第二深度，所述第一深度大于所述第二深度。

4、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，前述功率開關(guān)器件，其中：所述柵極結(jié)構(gòu)在平行于所述功率開關(guān)器件的第一表面的平面上呈條狀；以及所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)排列成條狀分布在每個(gè)柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。

5、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，前述前述功率開關(guān)器件，其中：所述柵極結(jié)構(gòu)為平面柵結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于外延層之上。

6、根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，前述前述功率開關(guān)器件，其中：所述柵極結(jié)構(gòu)為溝槽柵結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極溝槽、柵極電極和柵極絕緣層，所述柵極溝槽自所述功率開關(guān)器件的第一表面垂直延伸至所述外延層內(nèi)部，所述柵極電極位于所述柵極溝槽內(nèi)，所述柵極絕緣層覆蓋所述柵極溝槽內(nèi)表面，將所述柵極電極與所述柵極溝槽相隔離。

技術(shù)特征：

1.一種功率開關(guān)器件，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中：

3.如權(quán)利要求2所述的功率開關(guān)器件，其中：

4.如權(quán)利要求3所述的功率開關(guān)器件，還包括：

5.如權(quán)利要求2所述的功率開關(guān)器件，其中：

6.如權(quán)利要求5所述的功率開關(guān)器件，還包括：

7.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)沿著所述柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向間隔分布。

8.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)分布于與所述柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向平行的直線上，且每隔離n個(gè)第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)分布有一個(gè)第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，其中n為大于1的自然數(shù)。

9.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的最大間距為所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的最大間距的80％以上。

10.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的最大間距為所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的最大間距的95％。

11.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中：

12.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中：

13.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中：

14.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)與所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)在與柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向垂直的方向上的間距不同。

15.如權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)器件，其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)與所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)在與柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向平行的方向上的間距不同。

16.一種功率開關(guān)器件，包括：

17.如權(quán)利要求16所述的功率開關(guān)器件，其中，

18.如權(quán)利要求17所述的功率開關(guān)器件，其中：

19.如權(quán)利要求18所述的功率開關(guān)器件，還包括：

20.如權(quán)利要求17所述的功率開關(guān)器件，其中：

21.如權(quán)利要求20所述的功率開關(guān)器件，還包括：

22.如權(quán)利要求16所述的功率開關(guān)器件，其中所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)沿著所述柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向間隔分布。

23.如權(quán)利要求16所述的功率開關(guān)器件，其中所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)分布于與所述柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向平行的直線上，且每相鄰兩個(gè)第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)間分布有一個(gè)第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，其中n為大于1的自然數(shù)。

24.如權(quán)利要求16所述的功率開關(guān)器件，其中在與所述功率開關(guān)器件的第一表面相平行的平面上，在其中一方向上，所述第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的在間距為所述第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的間距的80％以上。

25.如權(quán)利要求16所述的功率開關(guān)器件，其中：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種功率開關(guān)器件，包括襯底層、外延層、柵極結(jié)構(gòu)、第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。在功率開關(guān)器件的第一表面上，第一場(chǎng)板結(jié)構(gòu)和第二場(chǎng)板結(jié)構(gòu)的大小或深度不一致。本申請(qǐng)通過(guò)在元胞區(qū)設(shè)計(jì)大小或深度不一致的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，將擊穿區(qū)引至元胞區(qū)，避免了器件的終端區(qū)被擊穿，提高了器件的UIS(Unclamped?Inductive?Switching，非鉗位電感性開關(guān))能力。

技術(shù)研發(fā)人員：王加坤,吳兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州芯邁半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26