半导体器件及制备方法与流程

专利2025-10-21  19


本申请属于半导体,尤其涉及一种半导体器件及制备方法。


背景技术:

1、超级结金属氧化物半导体场效应管(superjunction metal-oxide-semiconductor field effect transistor,sj mosfet)是一种在传统功率半导体器件中的n型漂移区内交替设置n型柱区与p型柱区结构的功率器件,能够在降低导通电阻的同时提升耐击穿能力,被广泛应用于控制电路等领域。

2、然而,超级结mosfet仍然存在反向恢复特性差的问题有待改进。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种半导体器件及制备方法,半导体器件通过在超级结mosfet内集成肖特基势垒二极管结构改善器件的反向恢复特性,使器件能够胜任高频开关领域的应用。

2、第一方面,本申请实施例提供一种半导体器件,包括依次层叠设置的衬底、元胞区和发射极;所述元胞区包括:

3、沿第一方向交替设置的第一区和第二区,所述第二区与所述发射极互连;

4、位于所述第一区内的栅介质区,沿第一方向,每个所述第二区的两侧均设置有所述栅介质区;

5、位于所述栅介质区内的栅极,所述栅极位于所述栅介质区内靠近所述第二区的一侧;

6、位于所述第二区内的源区,沿第一方向,所述源区的两侧分别连接所述栅介质区与所述发射极;

7、金属导通区,沿第二方向设置于所述发射极与所述第一区之间;

8、其中,所述第一区与所述源区为第一导电类型,所述第二区为第二导电类型,所述第一区通过所述金属导通区与所述发射极互连,所述金属导通区与所述第一区形成肖特基接触。

9、在一些实施例中,所述半导体器件还包括位于所述栅介质区内的源极,所述源极位于所述栅介质区内远离所述第二区的一侧,所述源极与所述栅极沿第一方向间隔布置,所述栅极在第一方向的长度小于所述栅极在第二方向的长度。

10、在一些实施例中,所述半导体器件还包括第一连接部,所述金属导通区沿第三方向的两侧分别设置有所述第一连接部,位于所述金属导通区两侧的两个所述源极通过两个所述第一连接部互连,所述第一连接部与所述发射极互连。

11、在一些实施例中,所述半导体器件还包括第二连接部和栅极汇流条,所述金属导通区沿第三方向的两侧分别设置有所述第二连接部,位于所述金属导通区两侧的两个所述栅极通过所述第二连接部互连,沿第一方向间隔设置的所述第二连接部通过所述栅极汇流条互连。

12、在一些实施例中,所述金属导通区与所述发射极的材料相同,所述金属导通区与所述发射极一体成型地制成,或者,所述金属导通区与所述发射极的材料不同,且所述金属导通区的功函数大于所述发射极的功函数。

13、在一些实施例中,所述半导体器件还包括层间介质层,沿第一方向,所述层间介质层设置于所述金属导通区与所述发射极之间,沿第二方向,所述层间介质层设置于所述发射极与所述元胞区之间。

14、在一些实施例中,所述半导体器件还包括终端区,所述终端区设置于所述衬底的一侧且与所述元胞区相接,所述终端区与所述元胞区之间设有功函数调谐层,所述发射极与所述第一区通过所述功函数调谐层互连。

15、在一些实施例中,所述发射极包括终端触点,所述终端触点的功函数小于所述功函数调谐层的功函数,所述终端触点在所述功函数调谐层所在平面上的正投影落入所述功函数调谐层的范围内。

16、第二方面,本申请实施例提供一种半导体器件的制备方法,制备方法包括:

17、提供衬底,在衬底上方分别形成交替设置且导电类型相反的第一区和第二区;

18、在第二区远离衬底的一侧刻蚀并沉积氧化物形成栅介质区;

19、在栅介质区远离衬底的一侧形成栅极和源区,在栅极和源区上方形成层间介质层;

20、对层间介质层刻蚀形成金属导通区槽,在金属导通区槽内沉积形成金属导通区,使金属导通区与第一区形成肖特基接触。

21、在一些实施例中,所述在栅介质区远离衬底的一侧形成栅极和源区包括:

22、在栅介质区远离衬底的一侧沉积形成栅极材料层并对栅极材料层刻蚀;

23、在栅介质区内沉积形成源极材料层,对源极材料层与栅极材料层抛光以使第二区暴露,得到沿第一方向间隔设置在栅介质区内的源极与栅极;

24、对第二区刻蚀形成源区槽,对源区槽进行离子注入形成与第二区导电类型相反的源区。

25、本申请实施例的半导体器件在超级结mosfet内设置金属导通区,使发射极能够通过金属导通区与第一区形成肖特基接触,将肖特基势垒二极管集成设置在超级结mosfet内,显著改善了超级结结构因pn结区域占比大而导致的反向恢复特性差的问题。当超级结mosfet处于正向偏压,发射极能够通过金属导通区与第一区导通,以减小超级结mosfet的反向恢复电荷、加快反向恢复速度,适应高频开关等场景的应用。



技术特征:

1.一种半导体器件,其特征在于,包括依次层叠设置的衬底、元胞区和发射极;所述元胞区包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括位于所述栅介质区内的源极,所述源极位于所述栅介质区内远离所述第二区的一侧,所述源极与所述栅极沿第一方向间隔布置,所述栅极在第一方向的长度小于所述栅极在第二方向的长度。

3.根据权利要求2所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括第一连接部,所述金属导通区沿第三方向的两侧分别设置有所述第一连接部,位于所述金属导通区两侧的两个所述源极通过两个所述第一连接部互连,所述第一连接部与所述发射极互连。

4.根据权利要求3所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括第二连接部和栅极汇流条,所述金属导通区沿第三方向的两侧分别设置有所述第二连接部,位于所述金属导通区两侧的两个所述栅极通过所述第二连接部互连,沿第一方向间隔设置的所述第二连接部通过所述栅极汇流条互连。

5.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述金属导通区与所述发射极的材料相同,所述金属导通区与所述发射极一体成型地制成,或者,所述金属导通区与所述发射极的材料不同,且所述金属导通区的功函数大于所述发射极的功函数。

6.根据权利要求1所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括层间介质层,沿第一方向,所述层间介质层设置于所述金属导通区与所述发射极之间,沿第二方向,所述层间介质层设置于所述发射极与所述元胞区之间。

7.根据权利要求1至6任一项所述的半导体器件,其特征在于,所述半导体器件还包括终端区,所述终端区设置于所述衬底的一侧且与所述元胞区相接,所述终端区与所述元胞区之间设有功函数调谐层,所述发射极与所述第一区通过所述功函数调谐层互连。

8.根据权利要求7所述的半导体器件,其特征在于,所述发射极包括终端触点,所述终端触点的功函数小于所述功函数调谐层的功函数,所述终端触点在所述功函数调谐层所在平面上的正投影落入所述功函数调谐层的范围内。

9.一种半导体器件的制备方法,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的半导体器件的制备方法,其特征在于,所述在栅介质区远离衬底的一侧形成栅极和源区包括:


技术总结
本申请公开了一种半导体器件及制备方法,半导体器件包括依次层叠设置的衬底、元胞区和发射极;元胞区包括沿第一方向交替设置的第一区和第二区、位于第一区内的栅介质区、位于栅介质区内的栅极、位于第二区内的源区、金属导通区,其中,第一区与源区为第一导电类型,第二区为第二导电类型,第一区通过金属导通区与发射极互连,金属导通区与第一区形成肖特基接触;沿第一方向,每个第二区的两侧均设置有栅介质区,第二区与发射极互连;栅极位于栅介质区内靠近第二区的一侧;沿第一方向,源区的两侧分别连接栅介质区与发射极;沿第二方向,金属导通区设置于发射极与第一区之间。

技术研发人员:丁泊宁,胡爱斌,李伟叶,张国华,张宁涛,徐朔
受保护的技术使用者:上海瑞能微澜半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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