[發(fā)明專利]具有內(nèi)隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111521843.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN113921615B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫博韜;張清純;徐妙玲;黎磊;張晨;李天運(yùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司;復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 耿苑

本申請(qǐng)公開了一種具有內(nèi)隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法，所述半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體襯底；設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底一側(cè)表面上的外延層，所述外延層具有相對(duì)的第一表面和第二表面；所述第一表面包括在第一方向上依次排布的元胞區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)；所述第一方向平行于所述半導(dǎo)體襯底；設(shè)置在所述第一表面上的氧化層，所述氧化層位于所述過渡區(qū)；所述氧化層包括在所述第一方向上依次設(shè)置的第一柵氧化層和場氧化層；設(shè)置在所述第一表面內(nèi)的主結(jié)區(qū)，所述主結(jié)區(qū)包括第一主結(jié)區(qū)和第二主結(jié)區(qū)，所述第一主結(jié)區(qū)和所述第二主結(jié)區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)。可以降低在開關(guān)過程中第一柵氧化層附近的分布?jí)航担瑥亩岣咂骷?duì)高開關(guān)速度或高dV/dt的耐受能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有內(nèi)隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)

長久以來，Si材料一直在半導(dǎo)體領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位，并應(yīng)用于高溫、高頻電路當(dāng)中。但隨著技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，Si基器件越來越難以勝任更苛刻的環(huán)境和更高性能的要求，于是人們把目光轉(zhuǎn)向?qū)捊麕О雽?dǎo)體。SiC材料被認(rèn)為是很有潛力的第三代半導(dǎo)體材料，SiC材料具有比Si材料更高的擊穿場強(qiáng)、更高的載流子飽和速度和更高的熱導(dǎo)率，使SiC電力電子器件比Si的同類器件具有關(guān)斷電壓高、導(dǎo)通電阻小、開關(guān)頻率高、效率高和高溫性能好的特點(diǎn)。SiC材料在比較苛刻的條件下，比如高溫、高頻、尤其是在大功率和高輻射條件下仍有著非常優(yōu)越的性能，因此在未來的航空航天、通訊、電力、軍事等應(yīng)用領(lǐng)域有著比其他半導(dǎo)體材料更為廣闊的應(yīng)用前景。

隨著SiC材料技術(shù)的不斷發(fā)展，SiC功率器件發(fā)展迅速。SiC MOSFET器件具有開關(guān)速度快、導(dǎo)通電阻小等優(yōu)勢，且在較小的漂移區(qū)厚度（相對(duì)于Si材料）下可以實(shí)現(xiàn)較高的擊穿電壓水平，可以大大減小功率開關(guān)模塊的體積，并降低能耗，在功率開關(guān)、轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用領(lǐng)域中優(yōu)勢明顯。

目前，由于自身的結(jié)構(gòu)特性，SiC MOSFET器件廣泛被使用在高的開關(guān)速度下，以實(shí)現(xiàn)減小電源系統(tǒng)的體積等目的。而高的開關(guān)速度實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部物理過程可部分理解為對(duì)器件內(nèi)部各個(gè)分布電容的充放電過程，特別是形成各個(gè)空間電荷區(qū)的充放電過程。現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)表面P型阱區(qū)與外延層形成的PN結(jié)空間電荷區(qū)的充放電過程中，大的分布電阻與充放電電流可引起多種瞬態(tài)響應(yīng)，其中之一就是瞬態(tài)氧化層擊穿，這是制約SiC MOSFET開關(guān)速度的一個(gè)重要因素。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有內(nèi)隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法，通過在第一主結(jié)區(qū)和第二主結(jié)區(qū)之間設(shè)置隔離結(jié)構(gòu)，可以降低在開關(guān)過程中第一柵氧化層附近的分布?jí)航担瑥亩梢蕴岣咂骷?duì)高開關(guān)速度或高dV/dt的耐受能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種具有內(nèi)隔離結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，包括：

半導(dǎo)體襯底；

設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底一側(cè)表面上的外延層，所述外延層具有背離所述半導(dǎo)體襯底的第一表面和朝向所述半導(dǎo)體襯底的第二表面；所述第一表面包括在第一方向上依次排布的元胞區(qū)、過渡區(qū)和終端區(qū)；所述第一方向平行于所述半導(dǎo)體襯底；

設(shè)置在所述第一表面上的氧化層，所述氧化層位于所述過渡區(qū)；所述氧化層包括在所述第一方向上依次設(shè)置的第一柵氧化層和場氧化層；

設(shè)置在所述第一表面內(nèi)的主結(jié)區(qū)，所述主結(jié)區(qū)包括第一主結(jié)區(qū)和第二主結(jié)區(qū)，所述第一主結(jié)區(qū)和所述第二主結(jié)區(qū)之間具有隔離結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，在上述的半導(dǎo)體器件中，所述第一柵氧化層的厚度小于所述場氧化層的厚度；

在垂直于所述半導(dǎo)體襯底的方向上，所述隔離結(jié)構(gòu)與所述場氧化層交疊，且與所述第一柵氧化層無交疊。

優(yōu)選的，在上述的半導(dǎo)體器件中，還包括：設(shè)置在所述第一表面上的第一源極和第二源極；

所述第一源極位于所述過渡區(qū)，且位于所述第一柵氧化層背離所述終端區(qū)的一側(cè)，與所述第一主結(jié)區(qū)接觸；