[發明專利]半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201710612574.8
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN108615766A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 千大煥
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/04
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

提供一種半導體器件及其制造方法。半導體器件包括設置在n+型碳化硅襯底的第一表面處的n?型層和設置在n?型層處的溝槽。此外，第一柵電極和第二柵電極設置在溝槽中并且彼此分離。源電極與第一柵電極和第二柵電極絕緣。另外，半導體包括設置在n+型碳化硅襯底的第二表面處的漏電極，設置為鄰近于溝槽側表面的第一溝道和設置在溝槽的下表面下方的第二溝道。第一溝道和第二溝道彼此分離。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年12月13日在韓國知識產權局所提交的韓國專利申請第10-2016-0169891號的優先權和權益，并通過引用將其全文納入本文。

技術領域

本申請涉及一種半導體器件，更具體地，本申請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

通常地，功率半導體器件需要低導通電阻或低飽和電壓，從而在允許大量的電流流動的同時降低導通狀態下的功率損耗。此外，需要下述特性：在關斷狀態或開關關斷的時刻能夠承受施加至功率半導體器件的兩端的PN結的反向高電壓(即，高擊穿電壓特性)。

在功率半導體器件中，金屬氧化物半導體場效應晶體管(即，MOSFET)是數字電路和模擬電路中最常見的場效應晶體管。基于溝道的柵電極的結構，MOSFET可分為平面柵極MOSFET和溝槽柵極MOSFET。在平面柵極MOSFET中，溝道區域與半導體表面水平設置以形成長電流路徑，并且形成結型場效應晶體管(JFET)區域。因此，導通電阻相對較高。在溝槽柵極MOSFET中，不存在JFET區域，并且由于電場集中在溝槽下端，所以擊穿電壓可能會降低。

公開于本部分的上述信息僅僅旨在加深對申請背景的理解，因此其可能包含并不構成在本國已為本領域技術人員所公知的現有技術的信息。

發明內容

本申請提供了一種改善電流密度的碳化硅半導體器件。根據本申請的示例性實施例的半導體器件可以包括：n-型層，其設置在n+型碳化硅襯底的第一表面處；溝槽，其設置在n-型層處；第一柵電極和第二柵電極，所述第一柵電極和第二柵電極設置在溝槽中并彼此分離；源電極，其與第一柵電極和第二柵電極絕緣；漏電極，其設置在n+型碳化硅襯底的第二表面處；第一溝道，其設置為鄰近于溝槽的側表面；以及第二溝道，其設置在溝槽的下表面下方。第一溝道和第二溝道可以彼此分離。

根據示例性實施方案的半導體器件可以進一步包括第一p型區域和第二p型區域，所述第一p型區域設置為鄰近于溝槽的側表面，而所述第二P型區域設置在溝槽的下表面下方。第一p型區域和第二p型區域可以彼此分離。第一溝道可以設置在第一p型區域處，并且第二溝道可以設置在第二p型區域處。根據示例性實施方案的半導體器件可以包括設置在第一p型區域的第一n+型區域和設置在第二p型區域的第二n+型區域。第一n+型區域和第二n+型區域可以彼此分離。

此外，根據示例性實施方案的半導體器件可以包括設置在溝槽中并彼此分離的第一柵極絕緣層和第二柵極絕緣層。第一柵電極可以設置在第一柵極絕緣層上，而第二柵電極可以設置在第二柵極絕緣層上。源電極可以鄰接第一n+型區域和第二n+型區域。根據示例性實施方案的半導體器件可以包括覆蓋第一柵電極的第一絕緣層和覆蓋第二柵電極的第二絕緣層。源電極和漏電極可以由歐姆金屬形成。

根據示例性實施方案的半導體器件的制造方法可以包括：在n+型碳化硅襯底的第一表面處形成n-型層，在n-型層處形成溝槽；在溝槽中形成彼此分離的第一柵電極和第二柵電極；形成與第一柵電極和第二柵電極絕緣的源電極；以及在n+型碳化硅襯底的第二表面處形成漏電極。第一溝道可以鄰近于溝槽的側表面，并且第二溝道可以設置在溝槽的下表面下方，并且第一溝道和第二溝道可以彼此分離。