[發(fā)明專利]一種功率半導(dǎo)體器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210440811.8
• 申請(qǐng)日: 2022-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN114551589B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永;馮浩;單建安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安建科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/739
• 分類號(hào): H01L29/739;H01L29/06;H01L21/331
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 袁燕清

1.一種功率半導(dǎo)體器件，所述的器件包括有位于底部的集電極，位于集電極之上的交錯(cuò)排布的重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型陰極區(qū)和重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型集電區(qū)，位于重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型陰極區(qū)和重?fù)诫s集電區(qū)上的第一導(dǎo)電類型緩沖層，位于所述的第一導(dǎo)電類型緩沖層上的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，以及位于器件頂部的發(fā)射極電極，所述的發(fā)射極電極和第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)相隔；其特征在于，所述的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)上方設(shè)有一個(gè)以上的正面結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)所述的正面結(jié)構(gòu)單元包括有：溝槽柵結(jié)構(gòu)、與溝槽柵結(jié)構(gòu)毗鄰的第二導(dǎo)電類型基區(qū)、位于第二導(dǎo)電類型基區(qū)一側(cè)隔斷溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)和第二導(dǎo)電類型基區(qū)的輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)、溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)和位于溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)底部的浮空FP區(qū)，所述的溝槽柵結(jié)構(gòu)包括有第一柵介質(zhì)層和第一柵電極；所述的浮空FP區(qū)與第二導(dǎo)電類型基區(qū)、輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)隔斷；所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)上表面設(shè)有第一重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)和重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，所述的輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)上表面設(shè)有第二重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，所述的第一重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)和第二重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)分隔；所述溝槽柵結(jié)構(gòu)上表面設(shè)有隔離第一柵介質(zhì)層和發(fā)射極電極的絕緣介質(zhì)層；所述溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有第二柵電極，所述的第二柵電極、重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)和重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)通過發(fā)射極電極互連，所述發(fā)射極電極將所有的正面結(jié)構(gòu)單元互連；第二重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)、輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)和第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)構(gòu)成穿通型三極管結(jié)構(gòu)；第一重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)通過毗鄰第二導(dǎo)電類型基區(qū)與輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)和第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)構(gòu)成穿通型三極管結(jié)構(gòu)；

所述的第二導(dǎo)電類型基區(qū)、第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)和浮空FP區(qū)構(gòu)成JFET結(jié)構(gòu)；

所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)和浮空FP區(qū)摻雜劑量相同，所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)和浮空FP區(qū)與發(fā)射極電極形成肖特基接觸;

所述的第二柵電極由填充在溝槽內(nèi)的發(fā)射極電極構(gòu)成，所述的浮空FP區(qū)上表面與溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)底部的發(fā)射極電極直接相連；

溝槽柵結(jié)構(gòu)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)形貌為倒梯形，輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)和其表面的第二重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)均位于溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)左右側(cè)壁。

2.如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)摻雜濃度大于1e18cm^-3，且與發(fā)射極電極形成歐姆接觸，通過調(diào)整所述輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)結(jié)深和摻雜濃度，以改變?nèi)龢O管結(jié)構(gòu)的穿通電壓在0.3-1V。

3.如權(quán)利要求1-2任一權(quán)利要求所述的一種功率半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述的制作方法包括如下的步驟：

第一，形成第一導(dǎo)電類型漂移區(qū),在所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)上表面形成溝槽柵結(jié)構(gòu)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)；

第二，在所述溝槽柵結(jié)構(gòu)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)上表面形成掩蔽層保護(hù)溝槽柵結(jié)構(gòu)側(cè)壁，同時(shí)形成離子注入窗口，通過離子注入并高溫推結(jié)形成第二導(dǎo)電類型基區(qū)和浮空FP區(qū)，高溫推結(jié)的溫度為900℃-1200℃；

第三，在所述溝槽柵結(jié)構(gòu)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)內(nèi)壁形成柵介質(zhì)層，之后形成柵電極；

第四，在所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)中間、第二導(dǎo)電類型基區(qū)毗鄰溝槽柵結(jié)構(gòu)的上表面形成穿通型三極管離子注入窗口；首先進(jìn)行第二導(dǎo)電類離子注入形成輕摻雜第二導(dǎo)電類型基區(qū)，其次進(jìn)行第一導(dǎo)電類離子注入形成重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)；

第五，在所述第二導(dǎo)電類型基區(qū)上表面，形成重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)離子注入窗口，之后進(jìn)行離子注入；然后形成絕緣介質(zhì)層, 最后在器件上表面形成正面發(fā)射極電極;

第六，對(duì)器件背面進(jìn)行處理形成第一導(dǎo)電類型緩沖層、重?fù)诫s第二導(dǎo)電類型集電區(qū)、重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型陰極區(qū)和集電極。

4.如權(quán)利要求3所述的功率半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，第一步驟中通過控制刻蝕能量、刻蝕時(shí)間和鈍化時(shí)間調(diào)整溝槽柵結(jié)構(gòu)和溝槽輔助柵結(jié)構(gòu)形貌。