半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件，包括：布置在包括载流区和位于载流区两侧的终端区的n+型碳化硅衬底的第一表面上的第一n-型外延层；布置在第一n-型外延层上的p型外延层；布置在p型外延层上的第二n-型外延层；布置在载流区中的第一沟槽；布置在各个终端区中的第二沟槽；布置在第一沟槽中的栅极绝缘层；布置在栅极绝缘层上的栅电极；以及布置在第二沟槽中的终端绝缘层，其中终端绝缘层的一侧接触p型外延层和第二n-型外延层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括碳化硅(SiC)的。
技术介绍
在半导体制造领域，由于应用的扩大和大容量，需要一种具有高击穿电压、高电流和高速开关特性的功率半导体器件。由于胜过硅(Si)功率半导体器件的性质，碳化硅(SiC)功率半导体器件已被研究作为能够满足高击穿电压和高电流、以及高速开关特性要求的功率半导体器件。在半导体器件中，当施加正向电压时，半导体器件被分成电子在其中流动的载流区和位于载流区两侧的终端区(terminat1n reg1n),其中终端区是一个半导体器件的精整区(finished reg1n),具有PN结的弯曲。结果，当施加反向电压时,沿着PN结的弯曲形成耗尽层，并且电场集中在PN结的弯曲，因此半导体器件的击穿电压被降低。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用于增进对本专利技术的背景的理解，因此它可能包含不构成本领域的普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供这样的，其具有防止在应用沟槽栅极的碳化硅MOSFET中半导体器件之外形成耗尽层的优点。本专利技术的示例性实施例提供一种半导体器件，包括:布置在包括载流区和位于载流区两侧的终端区的η+型碳化硅衬底的第一表面上的第一 η-型外延层；布置在第一 η-型外延层上的P型外延层；布置在P型外延层上的第二 η-型外延层；布置在载流区中的第一沟槽；布置在各个终端区中的第二沟槽；布置在第一沟槽中的栅极绝缘层；布置在栅极绝缘层上的栅电极；以及布置在第二沟槽中的终端绝缘层，其中终端绝缘层的一侧接触P型外延层和第二 η-型外延层。半导体器件还可包括:布置在载流区中的第二 η-型外延层的一部分上的η+区；以及布置在载流区中的P型外延层的一部分上的多个P+区。ρ+区可分别布置在第一沟槽的两侧，第二 η-型外延层和η+区可布置在ρ+区和第一沟槽之间。P+区和终端绝缘层可被相互隔开，并且ρ+区与终端绝缘层之间的距离可以约为20 μ m ?100 μ m。半导体器件还可包括:布置在栅电极上，并且延伸到终端绝缘层的氧化层；布置在载流区中的氧化层上的源电极；布置在各个终端区中的氧化层上的栅极流道(runner)；以及位于η+型碳化硅衬底的第二表面上的漏电极。可在第一沟槽两侧的第二 η-型外延层和该沟槽两侧的P型外延层中布置沟道。沟道可包括布置在所述沟槽两侧的ρ型外延层中的第一沟道，以及布置在所述沟槽两侧的第二 η-型外延层中的第二沟道。第一沟道可以是反型层沟道，第二沟道可以是积累层沟道。布置在p+区和第一沟槽之间的第二 η-型外延层和η+区的厚度之和可以与P+区的厚度相同。第一 η-型外延层的掺杂浓度可以与第二 η-型外延层的掺杂浓度相同或不同。第一沟槽的深度与第二沟槽的深度可以彼此相同。本专利技术的另一示例性实施例提供一种制造半导体器件的方法，包括:在包括载流区和位于载流区两侧的终端区的η+型碳化硅衬底的第一表面上，形成第一η-型外延层；在第一 η-型外延层上，形成P型外延层；在P型外延层上，形成初始第二 η-型外延层；通过将P+离子注入载流区中的初始第二 η-型外延层的两个边缘，在载流区中形成ρ+区；通过将η+离子注入位于ρ+区之间的初始第二 η-型外延层中，形成η+区和第二 η-型外延层；在载流区中形成第一沟槽；在终端区中形成第二沟槽；在第一沟槽内和第二沟槽内形成栅极绝缘层；在第一沟槽内的栅极绝缘层上形成栅电极；在栅电极和第二沟槽内的栅极绝缘层上形成氧化层；形成位于载流区中的氧化层上的源电极和位于终端区中的氧化层上的栅极流道(runner);以及在η+型碳化硅衬底的第二表面上形成漏电极，其中在第二沟槽内形成的栅极绝缘层连同在第二沟槽内形成的氧化层一起形成终端绝缘层，终端绝缘层的一侧接触P型外延层和第二 η-型外延层。第一沟槽可穿过η+区、第二 η-型外延层和ρ型外延层，并形成于第一 η_型外延层的一部分上。因而，根据本专利技术的示例性实施例，在半导体器件的终端区中布置终端绝缘层，防止在半导体器件的最外侧形成耗尽层。此外，使ρ型外延层从载流区延伸到终端区，防止电场集中在半导体器件的终端区中。【附图说明】图1是根据本专利技术示例性实施例的半导体器件的横截面图。图2是说明根据实施例的半导体器件和根据比较例I的半导体器件的击穿电压的模拟结果的示图。图3是说明根据比较例2的半导体器件的终端区中的耗尽层形成的模拟结果的示图。图4是说明根据实施例的半导体器件的终端区中的耗尽层形成的模拟结果的示图。图5是说明与根据实施例的半导体器件中根据第二沟槽与P+区之间的距离以及第二沟槽的深度相应的击穿电压的模拟结果的示图。图6-12是按顺序说明根据本专利技术另一示例性实施例的制造半导体器件的方法的示图。【具体实施方式】下面参考附图，详细说明本专利技术的示例性实施例。本领域的技术人员会认识到，可按照各种不同方式修改说明的实施例，所有这些都不脱离本专利技术的精神或范围。相反，这里介绍的示例性实施例是为了使公开的内容变得彻底和完整，并向本领域的技术人员充分传达本专利技术的精神。附图中，为了清楚起见，夸大了层、薄膜、面板、区域等的厚度。应理解，当某层被称为在另一层或衬底上时，该层可直接在所述另一层或衬底上，或者也可存在它们之间的居间层中。说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应该理解，这里使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语总体上包括机动车辆，比如包括运动型多用途车(SUV)的乘用车，公共汽车，卡车，各种商用车辆，包括各种小舟和轮船的船只，飞机等，并且包括混合动力汽车，纯电动汽车，插电式混合动力汽车，氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除石油以外的资源得到的燃料)。这里使用的混合动力汽车是具有两种以上动力源的车辆，比如汽油动力和电动汽车。这里使用的术语只是用于说明特定的实施例，并不意图限制本专利技术。这里使用的单数形式意图还包括复数形式，除非上下文明确地另有说明。另外应该理解，当用在本说明书中时，术语“包含”指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或增加。这里使用的用语“和/或”包括相关所列项目中的一项或多项的任意和全部的组合。图1是根据本专利技术示例性实施例的半导体器件的横截面图。参见图1，在根据示例性实施例的半导体器件中，在η+型碳化硅衬底100的第一表面上，依次布置第一 η-型外延层200、ρ型外延层300和第二 η-型外延层400。η+型碳化硅衬底100包括载流区A和位于载流区A两侧的终端区B。特别地，载流区A是当施加正向电压时电子在其中流动的区域。第一 η-型外延层200和第二 η-型外延层400的掺杂浓度可以彼此相同或不同。在载流区A中的第二 η-型外延层400的一部分上，布置η+区600，在载流区A中的P型外延层300的一部分上，布置ρ+区500。在载流区A中的第一 η-型外延层200、ρ型外延层300、第二 η_型外延层400和η+区600中，布置第一沟槽650。第一沟槽650穿过ρ型外延层300、第二 η-型外延层400和η+区600，并形成于第一 η-型外延层200的一部分中。ρ+区500与第一沟槽650隔开，并且ρ+区500被分别布置在第一沟槽650的两侦1K第二 η-型外延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，包括：布置在包括载流区和位于所述载流区两侧的终端区的n+型碳化硅衬底的第一表面上的第一n‑型外延层；布置在所述第一n‑型外延层上的p型外延层；布置在所述p型外延层上的第二n‑型外延层；布置在所述载流区中的第一沟槽；布置在各个所述终端区中的第二沟槽；布置在所述第一沟槽中的栅极绝缘层；布置在所述栅极绝缘层上的栅电极；以及布置在所述第二沟槽中的终端绝缘层，其中所述终端绝缘层的一侧接触所述p型外延层和所述第二n‑型外延层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：千大焕，洪坰国，李钟锡，朴正熙，郑永均，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR