一种新型功率半导体器件及其边缘终端结构的制作方法

本实用新型涉及半导体器件技术领域，具体为一种新型功率半导体器件及其边缘终端结构。

背景技术：

在电力电子学领域，功率半导体器件作为关键部件，其特性对系统性能的实现和改善起着至关重要的作用，功率半导体器件最主要的特点之一是其阻断高压的能力，器件阻断高压的能力主要取决于器件结构中特定PN结的反偏击穿电压。在功率器件中受PN结弯曲或PN结终止处表面非理想因素的影响，反偏PN结击穿电压又受限于发生在表面附近或结弯曲处局部区域，相对于体内平行平面结提前出现的击穿现象，且功率半导体体积较大，占用空间大，集成度不高。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种新型功率半导体器件及其边缘终端结构，能够提高整体耐压并防止提前击穿现象，集成度高，减小了模块封装体积及成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型功率半导体器件及其边缘终端结构，包括多段浮空场板和功率芯片，所述多段浮空场板的下表面通过焊料层焊接有底板，所述功率芯片由结型场效应晶体管和结型势垒肖特基二极管并联复合而成，所述结型场效应晶体管包括P型沟道区、N型漂移区和阴极P型体区，所述P型沟道区镶嵌在N型漂移区的中间，P型沟道区的左边N型漂移区引出有阳极N⁺区，P型沟道区的右边N型漂移区引出发射极N⁺区；所述阴极P型体区淀积在N型漂移区的下表面；所述结型势垒肖特基二极管包括N型基片和阳极金属，所述N型基片和阳极金属之间填充有N^-外延层；所述结型场效应晶体管和结型势垒肖特基二极管均连接有阴极金属层。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述多段浮空场板的两侧刻蚀有深沟刻槽，多段浮空场板的中心蚀刻有中心区槽，中心区槽向两侧延伸至深沟刻槽，深沟刻槽与中心区槽中均填充有低介电常数电介质。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述阴极P型体区两侧填接有P型柱体，且P型柱体的另一端熔接进深沟刻槽。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述结型势垒肖特基二极管的N型基片与阴极金属层之间垫衬有N⁺阴极层。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该新型功率半导体器件及其边缘终端结构，通过设置多段浮空场板减小两端场板末端的电场强度，避免出现电场不均提前击穿；设置结型场效应晶体管和结型势垒肖特基二极管结合在一起，减小封装体积；设置深沟刻槽和中心区槽，提高击穿电压并使整体击穿电压保持一致；本实用新型能够提高整体耐压并防止提前击穿现象，集成度高，减小了模块封装体积，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为多段浮空场板结构示意图。

图中：1-多段浮空场板；2-功率芯片；3-底板；4-结型场效应晶体管；5-结型势垒肖特基二极管；6-P型沟道区；7-N型漂移区；8-阳极N⁺区；9-发射极N⁺区；10-阴极P型体区；11-N型基片；12-阳极金属；13-N^-外延层；14-N⁺阴极层；15-阴极金属层；16-深沟刻槽；17-中心区槽；18-P型柱体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：一种新型功率半导体器件及其边缘终端结构，包括多段浮空场板1和功率芯片2，所述多段浮空场板1的下表面通过焊料层焊接有底板3，所述功率芯片2由结型场效应晶体管4和结型势垒肖特基二极管5并联复合而成，所述结型场效应晶体管4包括P型沟道区6、N型漂移区7和阴极P型体区10，所述P型沟道区6镶嵌在N型漂移区8的中间，P型沟道区6的左边N型漂移区7引出有阳极N⁺区8，P型沟道区6的右边N型漂移区7引出发射极N⁺区9；所述阴极P型体区10淀积在N型漂移区7的下表面；所述结型势垒肖特基二极管5包括N型基片11和阳极金属12，所述N型基片11和阳极金属12之间填充有N^-外延层13；所述结型场效应晶体管4和结型势垒肖特基二极管5均连接有阴极金属层15；

所述多段浮空场板1的两侧刻蚀有深沟刻槽16，多段浮空场板1的中心蚀刻有中心区槽17，中心区槽17向两侧延伸至深沟刻槽16，深沟刻槽16与中心区槽17中均填充有低介电常数电介质；所述阴极P型体区10两侧填接有P型柱体18，且P型柱体18的另一端熔接进深沟刻槽16；所述结型势垒肖特基二极管5的N型基片11与阴极金属层15之间垫衬有N⁺阴极层14。

本实用新型的工作原理：所述底板3用于支撑整个半导体器件，所述多段浮空场板1能够减小场板末端的电场强度，补偿硅表面电场；所述功率芯片2在功能上等同于结型场效应晶体管4和结型势垒肖特基二极管5并联，大大减小模块封装体积及成本；所述P型沟道区6的长度和厚度随着所加电压的不同而改变，所述N型漂移区7和阴极P型体区10形成PN结，其中P型沟道区6顶端引出门极，阳极N⁺区8引出源极，发射极N⁺区9引出漏极，通过在门极加上不同电压，漏极产生电流不同，可以实现不同倍数的功率放大，也可当做开关器件使用；所述结型势垒肖特基二极管5加上电场后，N型基片11中的电子向阳极金属12扩散，形成肖特基势垒，所述N^-外延层13用于消除边缘区域电场，所述N⁺阴极层14用于减小阴极接触电阻，所述阴极金属层15用于实现结型场效应晶体管4和结型势垒肖特基二极管5同多段浮空场板1之间形成导电通道，所述深沟刻槽16和中心区槽17的截断曲面结弯曲可以消除电场集中，且其中填充的低介电常数电介质可以提高击穿电压，并且使边缘与中心的击穿电压保持一致；所述P型柱体18抑制了器件的逆阻效应，同时也克服了器件大电流工作时的闩锁效应。

该新型功率半导体器件及其边缘终端结构，通过设置多段浮空场板1减小两端场板末端的电场强度，避免出现电场分布不均导致的提前击穿；设置结型场效应晶体管4和结型势垒肖特基二极管5结合在一起，减小封装体积；设置深沟刻槽16和中心区槽17，提高击穿电压并使整体击穿电压保持一致；本实用新型能够提高整体耐压并防止提前击穿现象，集成度高，减小了模块封装体积，降低了成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。