半导体器件的制作方法

本申请涉及半导体器件，更具体地，涉及一种具有沟槽栅结构的半导体器件。

背景技术：

1、电源模块封装时通常需要集成续流二极管(freewheeling diode)，以保护电路在使用电感负载时免受开关过程中的异常损坏。在晶圆制造工艺中将续流二极管嵌入到场效应晶体管mosfet中可以有效降低整体系统成本，因为电源模块封装无需集成分立二极管，使得封装的外形尺寸可以更小。如何将续流二极管与mosfet嵌入在一起，使其具有更高的效率和可靠性，是器件设计时需要考虑的一个重要因素。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种半导体器件，通过在第二晶体管单元中使用肖特基接触区，可以更好的提高单位面积的前向电流驱动能力，从而提高器件的效率。

2、根据本申请实施例提供的一种半导体器件，包括：阵列排布的多个晶体管单元，每个所述晶体管单元包括半导体层与沟槽栅极结构，所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述沟槽栅极结构的至少部分位于从所述半导体层的所述第一表面向第二表面延伸的沟槽中，所述半导体层包括：源区，自所述第一表面向所述第二表面延伸，且在所述沟槽栅极结构的第一延伸方向上与所述沟槽栅极结构的第一侧壁邻接；漂移区和体区，至少部分所述漂移区位于所述源区和所述半导体层的第二表面之间，所述体区的第一部分位于所述源区和所述漂移区之间，其中，所述多个晶体管单元被划分为多个第一晶体管单元和多个第二晶体管单元，每个所述第二晶体管单元还包括：肖特基接触区，位于该第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构的第二延伸方向上，且与该第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构之间相距第一预定距离，所述第一延伸方向与所述第二延伸方向相互垂直且平行于所述第一表面。

3、可选地，在第一方向上，所述第一晶体管单元和所述第二晶体管单元依次交替排布；在所述第二方向上，所述第一晶体管单元或所述第二晶体管单元依次排布。

4、可选地，所述第二晶体管单元的数量少于所述第一晶体管单元的数量。

5、可选地，在第一方向上，两个所述第一晶体管单元和一个所述第二晶体管单元依次交替排布；在所述第二方向上，所述第一晶体管单元或所述第二晶体管单元依次排布。

6、可选地，在第二方向上，所述第二晶体管单元的肖特基接触区与相邻所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构相距第一预定距离。

7、可选地，在第二方向上，相邻的所述第一晶体管单元的所述沟槽栅极结构邻接并形成沿第二方向延伸且穿过多个所述第一晶体管单元的第一沟槽栅极结构。

8、可选地，所述源区、所述体区的第一部分和所述漂移区沿所述第一表面至所述第二表面的方向上依次邻接且均与所述沟槽栅极结构的至少部分侧壁邻接。

9、可选地，所述肖特基接触区下方的半导体层中为漂移区。

10、可选地，沿穿过所述第一晶体管单元的所述沟槽栅极结构和所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构的第一方向，所述体区包括位于相邻所述沟槽栅极结构之间的依次邻接的第一部分、第二部分和第三部分，所述体区的第一部分位于所述源区下方，且与一个所述沟槽栅极结构的第一侧壁邻接，所述第一部分的底面与所述半导体层的第一表面之间的距离小于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离；所述体区的第二部分在第一方向上与另一个沟槽栅极结构的第二侧壁邻接，所述第二部分的底面与第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离；所述体区的第三部分与所述漂移区邻接；所述第三部分自所述沟槽栅极结构的部分底面向第二表面延伸，且所述第三部分的底面与第一表面之间的距离等于所述第二部分的底面与第一表面之间的距离。

11、可选地，沿穿过所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构的第二方向上，相邻两个第二晶体管单元之间的所述体区的第二部分被所述漂移区分隔。

12、可选地，所述体区的第三部分的至少部分顶面与所述沟槽栅极结构的底面之间被所述漂移区分隔。

13、可选地，所述半导体层还包括体接触区，所述体接触区自所述第一表面向所述第二表面延伸，并且与所述源区和所述肖特基接触区邻接。

14、可选地，所述源区和所述漂移区为第一导电类型，所述体区、所述体接触区为第二导电类型，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。

15、可选地，所述沟槽栅极结构包括栅介质层与栅极导体，所述栅介质层覆盖沟槽的内表面，所述栅极导体位于所述沟槽中，所述栅介质层位于所述栅极导体与所述半导体层之间以分隔所述栅极导体和所述半导体层。

16、可选地，所述半导体器件还包括：源极金属层，位于所述半导体层的第一表面上，至少与部分源区相邻接；层间介质层，位于所述半导体层的第一表面与所述源极金属层之间，所述层间介质层分隔所述沟槽栅极结构与所述源极金属层。

17、可选地，所述半导体层包括sic半导体层。

18、可选地，所述半导体器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。

19、本申请提供的半导体器件，在第一表面上，沿第二方向上，第二晶体管单元中具有肖特基接触区，肖特基接触区位于第二晶体管单元中第二沟槽栅极结构的延伸方向上，与同一第二晶体管单元和相邻第二晶体管单元中的第二沟槽栅极结构相距第一预定距离。由于肖特基接触具有比结型二极管更低的正向势垒高度，因此本申请中，采用肖特基接触区可以在更低的电压下驱动更高的正向驱动电流，可以更好的提高单位面积的电流驱动能力，且肖特基接触二极管是单级器件，其反向恢复电荷更小，反向恢复时间更短，从而可以提高器件的效率。

20、在一些实施例中，体区的第三部分的顶面与沟槽栅极结构的部分底面之间被漂移区隔开第二预定距离，从而调节了沟槽的底部以及拐角处附近的电场分布，缓解了栅极介质层在沟槽底部与拐角处因过于电场集中造成的损伤问题。

21、在一些实施例中，第一晶体管单元和第二晶体管单元沿第一方向间隔排布，而第二方向上，第一晶体管单元或第二晶体管单元依次排布；或者沿第一方向上相邻两个第二晶体管单元之间包括两个第一晶体管单元。且本申请的半导体器件，通过使用肖特基势垒二极管结构，可以减小二极管的面积，并实现将电流均匀的分配到器件的整个单元区域，因而可以提高器件的稳健性和有效利用面积。

22、应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种半导体器件，包括阵列排布的多个晶体管单元，每个所述晶体管单元包括半导体层与沟槽栅极结构，所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述沟槽栅极结构的至少部分位于从所述半导体层的所述第一表面向第二表面延伸的沟槽中，所述半导体层包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，在第一方向上，所述第一晶体管单元和所述第二晶体管单元依次交替排布；在所述第二方向上，所述第一晶体管单元或所述第二晶体管单元依次排布。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第二晶体管单元的数量少于所述第一晶体管单元的数量。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，在第一方向上，两个所述第一晶体管单元和一个所述第二晶体管单元依次交替排布；在第二方向上，所述第一晶体管单元或所述第二晶体管单元依次排布。

5.根据权利要求2或4所述的半导体器件，其中，在第二方向上，所述第二晶体管单元的肖特基接触区与相邻所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构相距第一预定距离。

6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，在第二方向上，相邻的所述第一晶体管单元的所述沟槽栅极结构邻接并形成沿第二方向延伸且穿过多个所述第一晶体管单元的第一沟槽栅极结构。

7.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述源区、所述体区的第一部分和所述漂移区沿所述第一表面至所述第二表面的方向上依次邻接且均与所述沟槽栅极结构的至少部分侧壁邻接。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，所述肖特基接触区下方的半导体层中为漂移区。

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，沿穿过所述第一晶体管单元的所述沟槽栅极结构和所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构的第一方向，所述体区包括位于相邻所述沟槽栅极结构之间的依次邻接的第一部分、第二部分和第三部分，

10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，沿穿过所述第二晶体管单元的所述沟槽栅极结构的第二方向上，相邻两个第二晶体管单元之间的所述体区的第二部分被所述漂移区分隔。

11.根据权利要求9所述的半导体器件，其中，所述体区的第三部分的至少部分顶面与所述沟槽栅极结构的底面之间被所述漂移区分隔。

12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述半导体层还包括体接触区，所述体接触区自所述第一表面向所述第二表面延伸，并且与所述源区和所述肖特基接触区邻接。

13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述源区和所述漂移区为第一导电类型，所述体区、所述体接触区为第二导电类型，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。

14.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述沟槽栅极结构包括栅介质层与栅极导体，所述栅介质层覆盖沟槽的内表面，所述栅极导体位于所述沟槽中，所述栅介质层位于所述栅极导体与所述半导体层之间以分隔所述栅极导体和所述半导体层。

15.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述半导体器件还包括：

16.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体层包括sic半导体层。

17.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。

技术总结本申请提供了一种半导体器件，包括阵列排布的多个晶体管单元，每个晶体管单元包括半导体层与沟槽栅极结构，半导体层具有相对的第一表面和第二表面，其中，多个晶体管单元被划分为多个第一晶体管单元和多个第二晶体管单元，每个第二晶体管单元还包括：肖特基接触区，位于该第二晶体管单元的沟槽栅极结构的第二延伸方向上，且与该第二晶体管单元的沟槽栅极结构之间相距第一预定距离，第一延伸方向与第二延伸方向相互垂直且平行于第一表面。本申请的半导体器件，通过在第二晶体管单元中使用肖特基接触区，可以更好的提高单位面积的前向电流驱动能力，从而提高器件的效率。技术研发人员：吴汉洙受保护的技术使用者：重庆奕能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29