半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，提供一种半导体器件及其制备方法，其中，该半导体器件包括：半导体层；栅极和源极，形成在所述半导体层上方；半导体区域，形成在栅极和源极之间的所述半导体层内，且所述半导体区域具有与所述栅极和/或所述源极交叠的部分；其中，所述半导体区域内的离子掺杂浓度为1E16‑5E21cm

Semiconductor devices and their preparation methods

The invention relates to the field of semiconductor technology, and provides a semiconductor device and a preparation method thereof, in which the semiconductor device comprises a semiconductor layer, a gate and a source formed above the semiconductor layer, a semiconductor region formed in the semiconductor layer between the gate and the source, and the semiconductor region has a portion overlapping with the gate and/or the source. The ion doping concentration in the semiconductor region is 1E16_5E21cm.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
半导体器件，是利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。其中，最常用的为金属氧化物半导体场效应管(Metal-OxideSemiconductorFET，简称MOSFET)。其中，为了提高MOS管的电气特性，尤其是耐压和耐电流能力，MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET(VerticalMOSFET)，具体结构如图1所示，常用做开关元件。然而，轨道交通、电网、光伏逆变器等不同应用领域对场效应晶体管的开关特性的需求不尽相同，甚至有很大差别。例如，在高频应用场合，如果器件开关时间长，开关速度过慢，会导致响应延迟，性能下降；在电网等高压应用场合，如果器件开关时间短，开关速度过快，会导致过冲电压过高，带来安全隐患。因此，针对不同应用领域，需要不同开关特性的场效应晶体管。专利技术人在场效应晶体管的制备工艺的研究中发现，若在制备过程中考虑到不同的开关特性，则需要调节源区面积(即，如图1所示的P区中形成的N区的面积)，而调剂源区面积则需要根据具体需求调整形成N区的离子注入的窗口尺寸。对应于不同的开关特性，离子注入的窗口尺寸就需要进行调整，制备工艺较复杂；且每种离子注入的窗口尺寸对应于一种源区面积，进而导致所制备的半导体器件的开关特性相同。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种半导体器件及其制备方法，以解决现有半导体器件的开关特性单一的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种半导体器件，包括：半导体层；栅极和源极，形成在所述半导体层上方；半导体区域，形成在栅极和源极之间的所述半导体层内，且所述半导体区域具有与所述栅极和/或所述源极交叠的部分；其中，所述半导体区域内的离子掺杂浓度为1E16-5E21cm-2，所述半导体区域与所述半导体层的导电类型相同。可选地，还包括：源极接触区，设置在相邻两个所述半导体区域之间，且与相邻两个所述半导体区域相接触；其中，所述源极接触区与所述半导体层的导电类型相反。可选地，所述源极接触区的离子掺杂浓度为1E19～1E22cm-2。可选地，还包括：阱区，所述阱区内包括相邻两个所述半导体区域和所述源极接触区；其中，所述阱区与所述源极接触区的导电类型相同。可选地，还包括：漏极，形成在所述半导体层上方，或下方。可选地，所述半导体器件为MOSFET、IGBT或MOSGCT。本专利技术实施例的第二方面还提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供半导体层；以1E11-5E17atom/cm-2注入剂量向所述半导体层倾角注入离子，以在所述半导体层内形成半导体区域，所注入的离子的导电类型与所述半导体层的导电类型相同；在所述半导体层上方形成栅极和源极；其中，所述半导体区域具有与所述栅极和/或所述源极交叠的部分。可选地，所述倾角注入离子，以在所述半导体层内形成半导体区域，包括：在所述半导体层上方形成离子注入掩膜层；图案化所述离子注入掩膜层，以形成离子注入窗口；以第一预设角度通过所述离子注入窗口向所述半导体层注入所述离子；将所述半导体层旋转第二预设角度；再次倾角注入所述离子。可选地，所述第一预设角度为0-360°，所述第二预设角度为0-360°。可选地，所述离子注入的温度为23℃-600℃，所述离子的注入能量10kev-1200kev。可选地，所述离子注入窗口的开口尺寸为0.1-1μm。可选地，在所述倾角注入离子的步骤之后，还包括：在相邻两个所述半导体区域之间形成与所述半导体层的导电类型相反的源极接触区；其中，所述源极接触区与相邻两个所述半导体区域相接触。可选地，在所述倾角注入离子的步骤之前，还包括：在所述半导体层内形成与所述源极接触区的导电类型相同的阱区，其中，所述阱区包括相邻两个所述半导体区域和所述源极接触区。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术实施例提供的半导体器件，通过在栅极和源极之间的半导体层内形成半导体区域，该半导体区域具有与栅极和/或源极交叠的部分，其中，交叠部分的面积可以用于改变栅端和/或源端重合处的MOS电容，从而实现对栅控半导体器件的开关时间和开关损耗等开关特性的调制。2.本专利技术实施例提供的半导体器件，通过在相邻的两个半导体区域之间形成源极接触区，以便源极形成欧姆接触。3.本专利技术实施例提供的半导体器件的制备方法，通过倾角注入离子使得所形成的半导体区域与栅极和/或源极具有交叠的部分，且交叠部分的面积可以通过倾角的大小进行调节，从而改变半导体区域的面积，即改变源区的面积以及栅端和/或源端重合处的MOS电容，从而实现对栅控半导体器件的开关时间和开关损耗等开关特性的调制；通过倾角大小的调节，就可以在不改变设计版图和光刻工艺的条件下，针对不同的应用需求，调制栅控半导体器件的开关特性。4.本专利技术实施例提供的半导体器件的制备方法，通过旋转半导体层以进行多次的倾角注入，便于根据实际情况对半导体区域的面积进行调节；即通过原有设计版图和光刻工艺能够实现制备出不同开关特性的半导体器件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中半导体器件的结构示意图；图2为本专利技术实施例中半导体器件的结构示意图；图3为本专利技术实施例中半导体器件的结构示意图；图4a-图4b为本专利技术实施例中半导体区域不同掺杂浓度对应的特性曲线；图5为本专利技术实施例中半导体器件的制备工艺流程图；图6a-图6c为本专利技术实施例中半导体器件的制备结构图；图7a-图7k为本专利技术实施例中半导体器件的制备结构图；图8为本专利技术实施例中半导体区域的制备工艺流程图；附图标记：10-半导体层；11-衬底；12-外延薄膜层；13-阱区；14-半导体区域；15-源极接触区；21-栅极；21a-栅介质层；21b-栅电极；22-源极；23-漏极。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例提供一种半导体器件，如图2所示，包括半导体层10，栅极21，源极22，半导体区域14。其中，栅极21以及源极22，形成在半导体层10的上方；半导体区域14的导电类型与半导体层10的导电类型相同。例如，导电类型可以为N型，也可以为P型。本实施例中以N型的半导体层10，对应地，半导体区域14为N型为例，进行详细描述。具体地，如图2所示，半导体区域14形成在半导体层10内，且其上表面与栅极21以及源极22的下表面平齐，且半导体区域14与栅极21以及源极22部分重叠。其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体层；栅极和源极，形成在所述半导体层上方；半导体区域，形成在栅极和源极之间的所述半导体层内，且所述半导体区域具有与所述栅极和/或所述源极交叠的部分；其中，所述半导体区域内的离子掺杂浓度为1E16‑5E21cm‑3，所述半导体区域与所述半导体层的导电类型相同。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体层；栅极和源极，形成在所述半导体层上方；半导体区域，形成在栅极和源极之间的所述半导体层内，且所述半导体区域具有与所述栅极和/或所述源极交叠的部分；其中，所述半导体区域内的离子掺杂浓度为1E16-5E21cm-3，所述半导体区域与所述半导体层的导电类型相同。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：源极接触区，设置在相邻两个所述半导体区域之间，且与相邻两个所述半导体区域相接触；其中，所述源极接触区与所述半导体层的导电类型相反。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述源极接触区的离子掺杂浓度为1E19～1E22cm-2。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，还包括：阱区，所述阱区内包括相邻两个所述半导体区域和所述源极接触区；其中，所述阱区与所述源极接触区的导电类型相同。5.根据权利要求1-4中任一所述的半导体器件，其特征在于，还包括：漏极，形成在所述半导体层上方，或下方。6.根据权利要求1-4中任一所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件为MOSFET、IGBT或MOSGCT。7.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：提供半导体层；以1E11-5E17atom/cm-2的注入剂量向所述半导体层倾角注入离子，以在所述半导体层内形成半导体区域，所注入的离子的导...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑柳，桑玲，李嘉琳，董少华，金锐，杨霏，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11