与半导体器件集成的肖特基二极管的制作方法

专利2025-06-22  17



背景技术:

1、肖特基势垒二极管(schottky barrier diode,sbd)没有反向恢复电荷,并被广泛用作与功率器件并联的续流二极管(free-wheeling diode,fwd),以提高功率转换模块(包括具有半桥拓扑和全桥拓扑的模块)的效率。功率器件可以是,例如,金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,mosfet)、绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,igbt)或结型fet(junction fet,jfet)。

2、碳化硅(sic)sbd具有极低的电容电荷,因此非常适合作为开关应用中的fwd。此外,由于晶体缺陷从基底扩展,sic mosfet的体二极管易于双极退化,这导致其不是fwd的良好候选。因此,开关应用中的sic mosfet功率器件一般与sic sbd配对使用。

3、对于射频(radio frequency,rf)应用,sbd与功率器件集成在同一管芯上,以降低寄生电感。然而,功率器件的工作可能会产生大量的热,使管芯的温度升高。温度升高对sbd的工作极为不利。例如,温度升高会导致sbd的特定串联电阻增加,这需要增加有源面积占用,并导致sbd的结电容更高。

4、具有一种包括功率器件和集成sbd的器件,其中由功率器件的工作引起的sbd的温度升高被降低,将是有益的。


技术实现思路

1、实施例涉及半导体器件,尤其涉及包括功率器件和肖特基势垒二极管(schottkybarrier diode,sbd)的半导体器件,其中半导体器件具有彼此间隔开的紧凑有源区域(下文中称为“槽(tub)”),并且功率器件和sbd被实施在槽内。在实施例中,半导体器件是宽带隙功率半导体器件,被设计为在射频下工作。实施例被配置成减少功率器件产生的热量对sbd的影响。

2、在一个实施例中,半导体器件包括具有第一区域和第二区域的半导体管芯,其中第二区域的工作温度低于第一区域的工作温度。多个第一槽设置在第一区域中,多个第二槽设置在第二区域中。该半导体器件还包括功率器件和二极管,该功率器件包括多个功率器件单元,功率器件单元分别设置在多个第一槽中,该二极管具有多个二极管单元,该多个二极管单元分别设置在多个第二槽中。

3、在另一个实施例中,半导体器件包括半导体管芯,半导体管芯包含第一区域和第二区域,其中第二区域的工作温度低于第一区域的工作温度。第一槽设置在第一区域和第二区域中,第一槽包括设置在第一区域中的功率器件的第一功率器件单元,和二极管的第一多个二极管单元,其中第一槽的所有二极管单元设置在第二区域内。



技术特征:

1.一种半导体器件,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件,

3.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述半导体器件包括碳化硅。

4.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述功率器件包括垂直金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。

5.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述二极管包括垂直肖特基势垒二极管(sbd)。

6.根据权利要求1所述的半导体器件,其中,所述第二区域包括:

7.根据权利要求6所述的半导体器件,其中,所述第一区域设置在所述第二区域的所述第一子区域和所述所述第二区域的所述第二子区域之间。

8.一种半导体器件,包括:

9.根据权利要求8所述的半导体器件,其中,所述第一槽还包括:

10.根据权利要求9所述的半导体器件,其中,所述第一槽还包括:

11.根据权利要求8所述的半导体器件,其中,所述半导体器件包括碳化硅。

12.根据权利要求8所述的半导体器件,其中,所述功率器件包括垂直金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。

13.根据权利要求8所述的半导体器件,其中,所述二极管包括垂直肖特基势垒二极管(sbd)。

14.根据权利要求8所述的半导体器件,

15.根据权利要求8所述的半导体器件,还包括:


技术总结
一种半导体器件包括具有第一区域和第二区域的半导体管芯,其中第二区域的工作温度低于第一区域的工作温度。多个第一槽分别设置在第一区域、第二区域或两者中。半导体器件还包括包含多个功率器件单元的功率器件,和具有多个二极管单元的二极管。功率器件单元设置在第一区域中的槽或槽的部分内,二极管单元设置在第二区域中的槽或槽的部分内。功率器件可以包括垂直金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),并且二极管可以包括垂直肖特基势垒二极管(SBD)。

技术研发人员:A·金德伦-汉森,D·G·斯德鲁拉,L·L·塞派希,高田哲也,让原逸男,米山知宏,细山田佑
受保护的技术使用者:模拟电力转换有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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