一种功率半导体器件的制作方法

本申请涉及半导体，特别涉及一种功率半导体器件及其结构。

背景技术：

1、在垂直型功率半导体器件中，负载电流在功率半导体器件相对侧（第一表面和第二表面）的正负电极之间的垂直方向上流动。具有沟槽栅结构的垂直型功率半导体器件中，导电沟道位于沟槽栅结构两侧，该结构增加了导电沟道面积，提高了元胞密度，使得器件可以在相同的面积下获得更大的电流密度，或者说可以在相同的电流能力下获得更小的器件面积。

技术实现思路

1、本申请提供了一种沟槽栅功率半导体器件，在传统沟槽栅结构的功率半导体器件基础上，进一步增加导电沟道面积，提高功率半导体器件的元胞密度。

2、根据本发明的一实施例，提供了一种功率半导体器件。该功率半导体器件包括场沟槽结构、第一沟槽栅结构、半导体体区结构、第二沟槽栅结构和栅桥结构。该场沟槽结构包括场沟槽、位于场沟槽内的场电极和覆盖场沟槽内表面的场绝缘层。该第一沟槽栅结构在水平面上包围场电极，包括第一栅沟槽、位于第一栅沟槽内的第一栅电极和覆盖第一栅沟槽内表面的栅绝缘层。该水平面平行于功率半导体器件的第一表面。该半导体体区结构在该水平面上围绕第一沟槽栅结构，包括源区和体区。该第二沟槽栅结构在所述水平面上包围半导体体区结构，包括第二栅沟槽、位于第二栅沟槽内的第二栅电极和覆盖第二栅沟槽内表面的栅绝缘层。该栅桥结构，连接所述第一沟槽栅结构和所述第二沟槽栅结构，穿过所述半导体体区结构。该栅桥结构包括栅桥沟槽、位于栅桥沟槽内的栅桥电极和覆盖栅桥沟槽内表面的栅绝缘层。该栅桥电极连接第一栅电极和第二栅电极。该栅桥结构的栅绝缘层、第一沟槽栅结构的栅绝缘层和第二沟槽栅结构的栅绝缘层连成整体将第一栅电极、第二栅电极和栅桥电极包围并分离于各自相应的第一栅沟槽、第二栅沟槽和栅桥沟槽。

3、根据本发明的一实施例，前述功率半导体器件的场电极自功率半导体器件的第一表面向下延伸的深度大于第一栅电极和第二栅电极的深度。

4、根据本发明的一实施例，前述功率半导体器件的场电极在水平面上的截面为六边形。

5、根据本发明的一实施例，前述功率半导体器件包括一对及以上的栅桥结构，其中每对栅桥结构包括一条中轴线位于穿过场沟槽结构的图形中心点的直线上，并且该中轴线垂直于场电极的其中两条相对的边，并且每对栅桥结构在图形中心点的两侧对称分布。

6、根据本发明的一实施例，前述功率半导体器件的场电极在水平面上的截面为圆形。

技术特征：

1.一种功率半导体器件，包括：

2.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述场电极垂直于功率半导体器件的第一表面。

3.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述第一栅电极和第二栅电极垂直于功率半导体器件的第一表面，且自第一表面向下延伸的深度相同。

4.如权利要求3所述的功率半导体器件，其中所述栅桥电极垂直于功率半导体器件的第一表面，且自第一表面向下延伸的深度与第一栅电极和第二栅电极的深度相同。

5.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述场电极自功率半导体器件的第一表面向下延伸的深度大于所述第一栅电极和第二栅电极的深度。

6.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述场电极在所述水平面上的截面为六边形。

7.如权利要求6所述的功率半导体器件，其中所述第一栅沟槽和第二栅沟槽在所述水平面上的截面为六边形，且所述第一栅沟槽、第二栅沟槽和所述场电极的图形中心点重合。

8.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述场电极在所述水平面上的截面为圆形。

9.如权利要求8所述的功率半导体器件，其中所述第一栅沟槽和第二栅沟槽在所述水平面上的截面为圆环形，且所述第一栅沟槽、第二栅沟槽和所述场电极的图形中心点重合。

10.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述场电极在所述水平面上的截面为多边形。

11.如权利要求10所述的功率半导体器件，其中所述第一栅沟槽和第二栅沟槽在所述水平面上的截面为与场电极相同的多边形，且所述第一栅沟槽、第二栅沟槽和所述场电极的图形中心点重合。

12.如权利要求11所述的功率半导体器件，包括一对及以上的栅桥结构，其中每对栅桥结构包括一条中轴线位于穿过所述场沟槽结构的图形中心点的直线上，并且所述中轴线垂直于所述场电极的其中两条相对的边，并且所述每对栅桥结构在所述图形中心点的两侧对称分布。

13.如权利要求1所述的功率半导体器件，包括两个栅桥结构，其中两个栅桥结构位于穿过所述场沟槽结构的图形中心点的直线上，并在所述图形中心点的两侧对称分布。

14.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中在所述水平面上，所述第一沟槽栅结构的内圈与所述场沟槽结构的外圈相接。

15.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中在所述水平面上，所述第一沟槽栅结构的外圈与所述半导体体区结构的内圈相接。

16.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中在所述水平面上，所述半导体体区结构的外圈与所述第二沟槽栅结构的内圈相接。

17.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中在所述水平面上，所述第一沟槽栅结构和所述第二沟槽栅结构的形状一致。

技术总结
本申请公开了一种功率半导体器件，该功率半导体器件的元胞包括场沟槽结构、第一沟槽栅结构、半导体体区结构和第二沟槽栅结构，依同一图形中心点由内向外环绕。该功率半导体器件的元胞还包括连接第一沟槽栅结构和第二沟槽栅结构并穿过半导体体区结构的栅桥结构。本申请功率半导体器件，在传统沟槽栅结构的功率半导体器件基础上，进一步增加导电沟道面积，有利于提高功率半导体器件的沟道密度，降低导通电阻。

技术研发人员：陈雷雷,贺鹏
受保护的技术使用者：杭州芯迈半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23