一种功率半导体器件及其制造方法与流程

本申请涉及半导体，特别涉及一种功率半导体器件及其制造方法。

背景技术：

1、图1示出了传统的平面栅结构的mosfet（metal oxide semiconductor fieldeffect transistor，金属氧化物半导体场效应管）器件100的剖面图。如图1所示，mosfet器件100包括衬底层101，位于衬底层101之上的外延层102、位于外延层102内的体区103、位于体区103内的源区104、位于外延层102之上的栅结构109、以及覆盖衬底层101的漏电极层108。其中栅结构109包括栅电极105、栅氧层106和介质层110。在图1中，栅漏电容cgd为栅电极105和漏电极108间的电容，包括栅电极105到漏电极108间的路径上的栅氧层106电容和外延层102的电容。传统的mosfet器件的栅漏电容cgd比较大，当mosfet器件 100工作在高频时，在密勒效应作用下，器件的频率响应较慢。也就是说，在传统的平面栅结构的mosfet器件中，较大的栅漏电容cgd增加了器件的开关时间，降低了开关频率，进而增加了器件的开关损耗。

技术实现思路

1、本申请提供了一种功率半导体器件及其制造方法。本申请提供的功率半导体器件，具有分裂栅结构，减小了器件的栅漏电容。同时，本申请提供的功率半导体器件，具有纵向和横向的双沟道结构，导通电阻较小，在给定的器件导通电阻条件下，器件面积更小。此外，体区半包围栅电极一侧底角的结构，减小了栅氧层的电场压力，使得栅氧层的可靠性增加。

2、根据本申请的一实施例，提供了一种功率半导体器件，包括：电流扩散层，具有第一导电类型，所述电流扩散层包括半导体表面和高于所述半导体表面的平台区；第一栅电极和第二栅电极，分别位于电流扩散层的平台区两侧，并位于所述半导体表面之上，所述第一栅电极和第二栅电极通过栅氧层与电流扩散层的平台区和半导体表面隔离；以及第一体区和第二体区，位于电流扩散层内，所述第一体区和第二体区中的每一个包括相连的第一区域和第二区域，所述第一区域位于电流扩散层的平台区的侧面，所述第二区域位于相应的栅电极的下方。

3、根据本申请的一实施例，提供了一种功率半导体器件的制作方法，包括：形成衬底层；在衬底层之上形成电流扩散层；在电流扩散层中形成体区；在每个体区中形成相应的源区；在每个体区中形成相应的体接触区；再次生长电流扩散层，使其覆盖原先的电流扩散层、体区、源区和体接触区；刻蚀除了保留为电流扩散层的平台区的其他区域，形成电流扩散层的平台区，分布于电流扩散层的平台区的一侧的第一体区、第一源区和第一体接触区，以及分布于电流扩散层的平台区的另一侧的第二体区、第二源区和第二体接触区；在形成了平台区、第一体区、第二体区、第一源区、第二源区、第一体接触区和第二体接触区之后的器件表面覆盖绝缘层；在绝缘层上且平台区两侧形成第一栅电极和第二栅电极；在器件表面沉积一层或多层绝缘层；刻蚀绝缘层，露出源电极层的位置；以及在功率半导体器件的正面和背面沉积金属，形成源电极层和漏电极层。

4、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件的所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部高于所述第一体区的第一区域和所述第二体区的第一区域的顶部。

5、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件，其中所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部低于所述电流扩散层的平台区的顶部，并且所述功率半导体器件包括介质层覆盖所述第一栅电极、所述第二栅电极和所述电流扩散层的平台区。

6、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件，还包括：二极管区，位于电流扩散层的平台区上方，所述二极管区包括：二极管区第一部分，位于所述电流扩散层的平台区之上，与所述电流扩散层的平台区相接，具有第一导电类型；以及二极管区第二部分，位于所述二极管区第一部分之上，具有第二导电类型。

7、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件，还包括：源电极层，所述源电极层覆盖电流扩散层的平台区；其中，所述电流扩散层的平台区的顶部高于所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部，所述源电极层与电流扩散层的平台区的顶部直接接触。

8、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件，其中所述电流扩散层的平台区的侧壁垂直于所述电流扩散层的半导体表面。

9、根据本申请的一实施例，前述功率半导体器件，其中所述电流扩散层的平台区的顶部的宽度小于平台区的底部的宽度。

技术特征：

1.一种功率半导体器件，包括：

2.如权利要求1所述的功率半导体器件，还包括：

3.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中：

4.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部高于所述第一体区的第一区域和所述第二体区的第一区域的顶部。

5.如权利要求1所述的功率半导体器件，其中所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部低于所述电流扩散层的平台区的顶部，并且所述功率半导体器件包括介质层覆盖所述第一栅电极、所述第二栅电极和所述电流扩散层的平台区。

6.如权利要求1所述的功率半导体器件，还包括：

7.如权利要求1所述的功率半导体器件，还包括：

8.如权利要求1-7任一项所述的功率半导体器件，其中所述电流扩散层的平台区的侧壁垂直于所述电流扩散层的半导体表面。

9.如权利要求1-7任一项所述的功率半导体器件，其中所述电流扩散层的平台区的顶部的宽度小于平台区的底部的宽度。

10.如权利要求1-7任一项所述的功率半导体器件，还包括：

11.如权利要求10所述的功率半导体器件，其中所述电流扩散层的掺杂浓度高于所述外延层的掺杂浓度。

12.一种功率半导体器件的制作方法，包括：

13.如权利要求12所述的功率半导体器件的制作方法，其中所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部高于所述第一体区的第一区域和所述第二体区的第一区域的顶部。

14.如权利要求12所述的功率半导体器件的制作方法，其中所述第一栅电极和所述第二栅电极的顶部低于所述电流扩散层的平台区的顶部，覆盖所述第一栅电极和所述第二栅电极的介质层在电流扩散层的平台区上方延伸并连接成一个整体。

15.如权利要求12所述的功率半导体器件的制作方法，还包括：

16.如权利要求12所述的功率半导体器件的制作方法，其中：

17.如权利要求12所述的功率半导体器件的制作方法，还包括在衬底层和电流扩散层之间形成外延层，所述外延层具有第一导电类型，所述电流扩散层的掺杂浓度高于所述外延层的掺杂浓度。

技术总结本申请公开了一种功率半导体器件，包括衬底层、外延层、电流扩散层、第一栅电极和第二栅电极、第一体区和第二体区、第一源区和第二源区。该电流扩散层包括平台区，第一栅电极和第二栅电极分别位于电流扩散层的平台区两侧。第一体区和第二体区中的每一个包括相连的第一区域和第二区域。第一区域位于电流扩散层的平台区的侧面，提供纵向电流沟道，第二区域位于相应的栅电极的下方，提供横向电流沟道。本申请提供的功率半导体器件，具有分裂栅结构，减小了器件的栅漏电容，同时还具有双沟道结构，减小了器件的导通电阻，在给定导通电阻的器件中，减小了器件的面积。此外，体区半包围栅电极一侧底角的结构，减小了栅氧层的电场压力，使得栅氧层的可靠性增加。技术研发人员：王宝柱受保护的技术使用者：杭州芯迈半导体技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21