[發明專利]功率半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201811583692.1
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN111354794B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 孫偉鋒;婁榮程;肖魁;林峰;魏家行;李勝;劉斯揚;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

本發明涉及一種功率半導體器件及其制造方法，所述器件包括：襯底；漏極金屬；漂移區；基區；柵結構；第一導電類型摻雜區，在基區遠離柵結構的一側與基區接觸；源區，設于基區中、第一導電類型摻雜區與柵結構之間；接觸金屬，設于第一導電類型摻雜區上，與下方的第一導電類型摻雜區形成具有整流特性的接觸勢壘；源極金屬，包裹接觸金屬，并與源區接觸。本發明在源極金屬底部引入具有整流特性的接觸勢壘的接觸金屬，同時在接觸金屬的下方加入第一導電類型摻雜區，替代了傳統功率器件中寄生的體二極管來完成續流的功能，續流導通壓降明顯降低，并且器件的反向恢復速度更快于傳統功率器件的寄生體二極管的反向恢復速度。

技術領域

本發明涉及半導體器件，特別是涉及一種功率半導體器件及其制造方法。

背景技術

碳化硅是近十幾年來迅速發展起來的寬禁帶半導體材料之一。與廣泛應用的半導體材料硅、鍺以及砷化鎵相比，碳化硅具有寬禁帶、高擊穿電場、高載流子飽和漂移速率、高熱導率及高功率密度等優點，是制備高溫、大功率、高頻器件的理想材料。目前美、歐、日等發達國家已經基本解決了碳化硅單晶生長和同質外延薄膜等問題，在大功率半導體器件領域占據主導地位。

在目前的工業應用中，傳統的碳化硅功率器件由于工作要求搭配續流二極管使用，而傳統碳化硅器件的內部寄生的體二極管的導通壓降很高，因此經常需要在其外部并聯一個二極管進行應用，但是由于這個二極管是在傳統功率器件的外部，這樣做集成度很低，成本很高，并且效率較差。

發明內容

基于此，有必要提供一種體二極管具有較好的正向導通能力的功率半導體器件及其制造方法。

一種功率半導體器件，包括：襯底，為第一導電類型；漏極金屬，設于所述襯底的第一面；漂移區，為第一導電類型，設于所述襯底的第二面，所述第二面與所述第一面相對；基區，為第二導電類型，設于所述漂移區中；所述第一導電類型和第二導電類型為相反的導電類型；柵結構，包括所述漂移區上的柵介質層和所述柵介質層上的柵極，所述柵結構延伸到所述基區的上方；第一導電類型摻雜區，在所述基區遠離所述柵結構的一側與基區接觸；源區，為第一導電類型，設于所述基區中、所述第一導電類型摻雜區與柵結構之間；接觸金屬，設于所述第一導電類型摻雜區上，與下方的第一導電類型摻雜區形成具有整流特性的接觸勢壘，且所述接觸金屬在第一方向的尺寸大于所述第一導電類型摻雜區在第一方向的尺寸，從而使得所述接觸金屬延伸至第一導電類型摻雜區旁的基區上方未到達所述源區的位置，所述第一方向為所述柵極和所述接觸金屬的連線方向；源極金屬，包裹所述接觸金屬，并與所述源區接觸。

在其中一個實施例中，還包括第二導電類型的體接觸區，所述體接觸區設于所述基區中、所述源區與第一導電類型摻雜區之間，所述接觸金屬與所述體接觸區相接觸。

在其中一個實施例中，還包括設于所述漂移區中的第二導電類型摻雜區，所述第二導電類型摻雜區設于所述基區和第一導電類型摻雜區下方，并與所述基區和第一導電類型摻雜區接觸。

在其中一個實施例中，所述第二導電類型摻雜區由多個子摻雜區組成，各子摻雜區在第二方向上間隔分布，所述第二方向與所述第一方向垂直、且所述第二方向與第一方向構成的面為水平面。

在其中一個實施例中，各所述子摻雜區大小相等、且在所述第二方向上等間距分布，所述間距在第二方向上的尺寸與所述子摻雜區在第二方向上的尺寸比例為0.2-0.6:1。

在其中一個實施例中，所述第二導電類型摻雜區位于所述基區下方的部分與位于所述第一導電類型摻雜區下方的部分在所述第一方向上的尺寸比例為0.2-0.4:1。

在其中一個實施例中，所述第一導電類型摻雜區的摻雜濃度大于所述漂移區的摻雜濃度、小于所述源區的摻雜濃度。

在其中一個實施例中，所述接觸金屬的材質為金、鈦、鎳中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述功率半導體器件為碳化硅功率半導體器件。