[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201610561758.1
• 申請日: 2016-07-15
• 公開（公告）號: CN106876390B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 千大煥;鄭永均;周洛龍;樸正熙;李鐘錫
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/8222
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;彭益群

本發明提供一種半導體器件。該器件包括具有設置在n+型碳化硅襯底的第一表面中的溝槽的n?型層。n+型區和第一p型區設置在n?型層和溝槽的側面處。多個第二p型區設置在n?型層處并與第一p型區隔開。柵極包括分別設置在溝槽處的第一柵極和從第一柵極延伸的多個第二柵極。源極設置在柵極上并與其絕緣。漏極設置在n+型碳化硅襯底的第二表面上。源極接觸彼此隔開的多個第二p型區，在第二p型區中設置有n?型層。

技術領域

本發明涉及一種包括碳化硅(SiC)的半導體器件及其制造方法。

背景技術

典型地，當大量電流流動時，需要功率半導體器件具有低導通電阻或低飽和電壓以在導電狀態下減少功耗。進一步地，功率半導體器件在其p-型和n-型(PN)結處具有反方向的高壓，該反方向的高壓可以在功率半導體器件斷開或在開關斷開時被施加到功率半導體器件的兩端以具有高擊穿電壓特性。當滿足電和物理條件的各種功率半導體器件被封裝在一個模塊中時，包括在經封裝的模塊中的半導體器件的數量和其電氣規格可以基于系統狀況而改變。

通常，三相功率半導體模塊用于產生驅動電動機的洛倫茲力。具體地，三相功率半導體模塊調節施加到電動機的電流和功率以確定電動機的驅動狀態。雖然傳統的硅絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和硅二極管已經被包括在并用于三相半導體模塊中，但該三相半導體模塊通常包括碳化硅(SiC)金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和碳化硅二極管以使功耗最小化并提高其開關速度。當硅IGBT或碳化硅MOSFET被連接到獨立的二極管時，需要多個導線用于連接。由于由多個導線產生寄生電容和電感，因此可能降低模塊的開關速度。

在本節中公開的上述信息僅用于增強對本發明背景的理解，并因此其可能包含沒有形成在該國對本領域普通技術人員而言已知的現有技術的信息。

發明內容

本發明提供一種包括MOSFET區和二極管區的碳化硅(SiC)半導體器件。在本發明的示例性實施例中，半導體器件可以包括設置在n+型碳化硅襯底的第一表面中的n-型層，設置在n-型層中的溝槽以及設置在n-型層和溝槽的側面處的n+型區和第一p型區。半導體器件可以還包括設置在n-型層并與第一p型區隔開的多個第二p型區。柵極可以包括設置在溝槽的第一柵極和從第一柵極延伸的多個第二柵極。源極可以設置在柵極上并可以與柵極絕緣。漏極可以設置在n+型碳化硅襯底的第二表面上。多個第二p型區可以彼此隔開。源極可以接觸多個第二p型區且n-型層可以設置在多個第二p型區之間。

多個第二柵極可以從第一柵極延伸至毗鄰第一p型區的第二p型區的上部。半導體器件可以還包括設置在第一柵極和多個第二柵極下方的柵絕緣層。柵絕緣層可以設置在第一柵極和溝槽之間，以及在多個第二柵極和n+型區、第一p型區及毗鄰第一p型區的第二p型區的上部之間。多個第二柵極可以彼此隔開。

n-型層、第一p型區和多個第二p型區可以設置在多個第二柵極之間。肖特基電極可以接觸到設置在多個第二柵極之間的n-型層、第一p型區和多個第二p型區。第一p型區可以圍繞溝槽的角，并可以延伸到溝槽角的底面。

本發明的示例性實施例提供一種半導體器件的制造方法，其可以包括：在n+型碳化硅襯底的第一表面上形成n-型層，通過將p離子注入到n-型層中形成彼此隔開的第一預備p型區和多個第二p型區，以及通過將n+離子注入到第一預備p型區中來形成預備n+型區。該方法可以還包括：通過蝕刻預備n+型區的一部分、第一預備p型區的一部分和n-型層的一部分來形成溝槽，通過將p離子注入到溝槽的側面中來完成第一p型區，并通過將n+離子注入到溝槽的側面中來完成n+型區。

此外，所述方法可以包括：在n+型區、第一p型區和毗鄰第一p型區的第二p型區上并在溝槽處形成柵絕緣層；在柵絕緣層上形成柵極；在柵極上形成氧化物層，在氧化物層和多個第二p型區上形成源極，和在n+型碳化硅襯底的第二表面上形成漏極。多個第二p型區可以彼此隔開，且源極可以在設置于多個第二p型區之間的n-型層上形成。