半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术的示例性实施例的半导体器件包括：电流施加区；和布置在电流施加区的端部的端接区。所述端接区包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n‑型层；布置在n‑型层中的p型端接结构；和布置在p型端接结构上，以致与p型端接结构重叠的下栅极流道。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法相关申请的引用本申请要求2016年10月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0141195的优先权，该申请的整个内容通过引用包含在本文中。
本公开涉及包含碳化硅(SiC)的半导体器件及其制造方法。
技术介绍
与应用设备的尺寸和容量增大的最新趋势一致，对具有高击穿电压、高电流和高速开关特性的电力用半导体器件的需求已增长。由于与按照现有技术的包含硅(Si)的电力用半导体器件相比，包含碳化硅(SiC)的电力用半导体器件具有优异的特性，因此作为电力用半导体器件，研究了包含碳化硅(SiC)的电力用半导体器件。包含碳化硅(SiC)的电力用半导体器件能够满足高击穿电压、高电流和高速开关特性。此外，当施加正向电压时，半导体器件包括电流施加区，所述电流施加区是电流流动区，和端接区，所述端接区是布置在电流施加区的端部的区域。在端接区中，存在PN结的弯曲，以致当施加反向电压时，沿着PN结的弯曲形成耗尽层，电场集中在PN结的弯曲处，以致半导体器件的击穿电压降低。在这方面，半导体器件采用各种端接结构，以便避免击穿电压由于施加反向电压时，集中在端接区的电场而被降低。在
技术介绍
部分中公开的上述信息只是用于增进对本公开的背景的了解，于是，它可能包含不构成已为本领域的普通技术人员所知的现有技术的信息。
技术实现思路
在致力于提供一种其中端接区中的电场的分布可能均匀的半导体器件的过程中，产生了本公开。本公开的示例性实施例提供一种半导体器件，包括：电流施加区；和布置在电流施加区的端部的端接区。所述端接区包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n-型层；布置在n-型层中的p型端接结构；和与p型端接结构重叠，并布置在p型端接结构上的下栅极流道(gaterunner)。所述端接区还可包括与下栅极流道接触的上栅极流道。布置在邻近于端接区的第二沟槽的侧面中的p型区可被延伸到端接区，可与p型端接结构隔开。p型端接结构可包括其中被注入p型离子的多个区域，其中被注入p型离子的多个区域可以彼此隔开。电流施加区和端接区可包括布置在n+型碳化硅衬底的第二表面中的漏电极。电流施加区还可包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n-型层；及布置在n-型层之上，并且彼此绝缘的栅电极和源电极。栅电极和下栅极流道可包括相同的材料。源电极和上栅极流道可包括相同的材料。电流施加区还可包括：布置在n-型层中的第一沟槽；布置在第一沟槽的侧面中的p型区；和布置在第一沟槽的侧面中，并且布置在所述p型区内的n+型区，栅电极可被布置在第一沟槽内，而源电极可被布置在n+型区上，栅电极上，和p型区上。电流施加区还可包括布置在p型区内，并且布置在n+型区的侧面中的p+型区。电流施加区还可包括：布置在n-型层中，并且彼此隔开的第一沟槽和第二沟槽；布置在第二沟槽的下部和两个侧面中的p型区；和布置在p型区及n-型层上的n+型区，栅电极可被布置在第一沟槽内，源电极可被布置在n+型区上，栅电极上，和第二沟槽内。电流施加区还可包括布置在第二沟槽的下表面与p型区之间的p+型区。电流施加区还可包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n-型层；布置在所述n-型层内，并且彼此隔开的多个p型区；和布置在n-型层上和p型区上的源电极。本公开的另一个示例性实施例提供一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在n+型碳化硅衬底的第一表面中形成n-型层，所述n+型碳化硅衬底包括电流施加区，和布置在电流施加区的端部的端接区；在电流施加区的n-型层上形成n+型区；通过蚀刻n+型区和n-型层，在电流施加区的n-型层中，形成彼此隔开的第一沟槽和第二沟槽；在第二沟槽的下部和两个侧面中，形成p型区，并在端接区的n-型层中，形成p型端接结构；在第一沟槽内形成栅电极，并形成下栅极流道，所述下栅极流道与p型端接结构重叠，并被布置在p型端接结构上；在n+型区上，在栅电极上和在第二沟槽内，形成源电极；和在n+型碳化硅衬底的第二表面中，形成漏电极。源电极的形成可包括在端接区中，形成与下栅极流道接触的上栅极流道。按照本公开的示例性实施例，通过布置栅极流道，以致栅极流道与半导体器件的端接区中的端接结构重叠，并使耗尽层的形成分散，在端接结构的下部中，能够使电场的分布均匀。因而，能够增大半导体器件的击穿电压。栅极流道被布置成与半导体器件的端接区中的端接结构重叠，从而减小半导体器件的面积。附图说明图1是图解说明按照本公开的示例性实施例的半导体器件的横截面的例子的示图。图2是图解说明按照本公开的示例性实施例的半导体器件和按照比较例的半导体器件的击穿电压的模拟结果的曲线图。图3是图解说明按照比较例的半导体器件的端接区中的电场分布的模拟结果和耗尽层的形成的示图。图4是图解说明按照本公开的示例性实施例的半导体器件的端接区中的电场分布的模拟结果和耗尽层的形成的示图。图5-9是图解说明制造按照本公开的示例性实施例的半导体器件的方法的例子的示图。图10是图解说明按照本公开的再一个示例性实施例的半导体器件的横截面的例子的示图。图11是图解说明按照本公开的另一个示例性实施例的半导体器件的横截面的例子的示图。具体实施方式下面参考附图，详细说明本公开的示例性实施例。本领域的技术人员会认识到可按各种不同的方式，更改记载的各个实施例，而不脱离本公开的精神或范围。提供在本文中公开的各个示例性实施例，以致公开的内容变得彻底和完整，从而本领域的普通技术人员可以充分理解本公开的精神。附图中，为了清楚起见，夸大了各层和各个区域的厚度。另外，在提及某一层存在于另一层或衬底“之上”的情况下，该层可以直接形成于所述另一层或衬底之上，或者在它们之间可以插入第三层。在整个说明书中，相同的附图标记指定相同的构成元件。图1是图解说明按照本公开的示例性实施例的半导体器件的横截面的例子的示图。参见图1，按照本公开的示例性实施例的半导体器件包括电流施加区和端接区。当施加正向电压时，电流施加区是电流流动区，端接区是布置在电流施加区的端部的区域。按照本公开的示例性实施例的半导体器件包括n+型碳化硅衬底100、n-型层200、n+型区300、p型区400、p+型区500、p型端接结构450、栅电极700、下栅极流道(gaterunner)750、上栅极流道850、源电极800和漏电极900。下面说明按照本公开的示例性实施例的半导体器件的特殊结构。n-型层200布置在n+型碳化硅衬底100的第一表面上。在电流施加区的n-型层200中，布置彼此隔开的第一沟槽210和第二沟槽220。第一沟槽210和第二沟槽220的深度可以彼此相同。n+型区300布置在第一沟槽210和第二沟槽220之间。p+型区500布置在第二沟槽220的下表面上，p型区400布置在第二沟槽220的侧面和p+型区500的下部上。n-型层200布置在p型区400和第一沟槽210的侧面之间，n+型区300布置在p型区400和n-型层200之间。在第一沟槽210内，布置栅极绝缘层610，栅电极700布置在栅极绝缘层610上。栅电极700被填充在第一沟槽210内，突出到第一沟槽210之外。栅电极700可包括多晶硅或金属。在栅电极700上，布置氧化层630。氧化层630覆盖栅电极700的侧面。源电极800本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：电流施加区；和布置在电流施加区的端部的端接区，其中所述端接区包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n‑型层；布置在n‑型层中的p型端接结构；和布置在p型端接结构上，以致与p型端接结构重叠的下栅极流道。

【技术特征摘要】
2016.10.27 KR 10-2016-01411951.一种半导体器件，包括：电流施加区；和布置在电流施加区的端部的端接区，其中所述端接区包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n-型层；布置在n-型层中的p型端接结构；和布置在p型端接结构上，以致与p型端接结构重叠的下栅极流道。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中：所述端接区还包括与下栅极流道接触的上栅极流道。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中：布置在邻近于端接区的第二沟槽的侧面中的p型区延伸到端接区，并与p型端接结构隔开。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中：p型端接结构包括多个区域，所述多个区域彼此隔开。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中：电流施加区和端接区包括布置在n+型碳化硅衬底的第二表面中的漏电极。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中：电流施加区还包括：布置在n+型碳化硅衬底的第一表面上的n-型层；和布置在n-型层之上，并且彼此绝缘的栅电极和源电极。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中：栅电极和下栅极流道包括相同的材料。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中：源电极和上栅极流道包括相同的材料。9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中：电流施加区还包括：布置在n-型层中的第一沟槽；布置在第一沟槽的侧面中的p型区；和布置在第一沟槽的侧面中，并且布置在所述p型区内的n+型区，栅电极被布置在第一沟槽内，源电极被布置在n+型区上，栅电极上，和p型区上。10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中：电流施加区还包括布置在p型区内，并且布置在n+型区的侧面中的p+型区。11.根据权利要求8所述的半导体器件，其中：电流施加区还包括：包括布置在n-型层中，并且彼此隔开的第一沟槽和第二沟槽的沟槽；布置在第二沟槽的下...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洛龙，郑永均，朴正熙，李钟锡，千大焕，
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