半导体结构与半导体器件制造技术

本申请公开了一种半导体结构与半导体器件，该半导体结构包括：半导体衬底；外延层，为第一掺杂类型，位于半导体衬底的第一表面上；阱区，为第二掺杂类型，位于外延层上，阱区的掺杂浓度大于外延层的掺杂浓度，第二掺杂类型与第一掺杂类型相反；掺杂区，为第一掺杂类型，自阱区延伸至外延层中，从而在阱区中限定出至少一个阱区岛；以及隔离层，至少部分位于阱区与掺杂区之间，用于分隔阱区与掺杂区，其中，掺杂区接收控制电压，当控制电压满足预定范围时，每个阱区岛中形成与阱区反型的沟道区，沟道区靠近隔离层且与外延层接触。从而将之前决定PN结击穿电压的因素——外延层浓度，变成了阱区浓度，进而改变了PN结的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构与半导体器件
本公开涉及半导体器件制造领域，更具体地，涉及一种半导体结构与半导体器件。
技术介绍
众所周知，PN结是分立器件或者集成电路制造中的基本结构单元。一个制作良好的PN结拥有极好的开关特性，或稳压特性。随着应用的不同也衍生出诸如PIN管、TVS管、开关管、整流管等多种分立器件。在集成电路中经常用来制作隔离、基极、发射极、源漏极等等多种功能区。一个PN结的反向电压是稳定的，PN结的反向击穿电压受势垒区或者空间电荷区的宽度影响，因此一个PN结的击穿电压往往受浓度较低的那一侧影响更大。例如一个浓度较高的N型硅和浓度较低的P型硅烧结在一起，势垒区将在P型硅一侧获得更大的展宽，因此这个PN结的击穿电压将由P型来决定。若低浓度一侧的掺杂浓度不再发生改变，PN结的击穿电压也将趋于稳定。在制作PN结时，PN结两侧的浓度高低已经确定，因此该PN结的击穿电压是固定的，然而，在某些特定场合，需要不同的击穿电压满足应用需求。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供了一种半导体结构与半导体器件，通过掺杂区接收控制电压，当控制电压满足预定范围时，每个阱区岛中形成与阱区反型的沟道区，从而将之前决定PN结击穿电压的因素——外延层浓度，变成了阱区浓度，进而改变了PN结的击穿电压。根据本公开的一方面，提供了一种半导体结构，包括：半导体衬底；外延层，为第一掺杂类型，位于所述半导体衬底的第一表面上；阱区，为第二掺杂类型，位于所述外延层上，所述阱区的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；掺杂区，为第一掺杂类型，自所述阱区延伸至所述外延层中，从而在所述阱区中限定出至少一个阱区岛；以及隔离层，至少部分位于所述阱区与所述掺杂区之间，用于分隔所述阱区与所述掺杂区，其中，所述掺杂区接收控制电压，当所述控制电压满足预定范围时，每个所述阱区岛中形成与所述阱区反型的沟道区，所述沟道区靠近所述隔离层且与所述外延层接触。优选地，还包括：第一电极，与所述半导体衬底和/或所述外延层电连接；第二电极，与所述阱区电连接；以及第三电极，与所述掺杂区电连接以提供所述控制电压。优选地，所述隔离层的至少部分位于所述掺杂区与所述外延层之间，用于使所述外延层与所述掺杂区电隔离。优选地，所述第一电极位于所述半导体衬底的第二表面上，所述半导体衬底的第二表面与所述第一表面相对。优选地，还包括绝缘层，覆盖所述阱区、所述掺杂区以及所述隔离层。优选地，所述第二电极与第三电极位于所述绝缘层上，所述半导体结构还包括：第一电连接结构，贯穿所述绝缘层并延伸至所述阱区中，所述第一电连接结构与所述第二电极电相连；以及第二电连接结构，贯穿所述绝缘层并延伸至所述掺杂区中，所述第二电连接结构与所述第三电极电相连。优选地，当所述控制电压满足所述预定范围时，所述沟道区的多数载流子浓度随所述控制电压变化且高于所述阱区的多数载流子浓度。优选地，所述掺杂区包括第一掺杂类型的多晶硅。优选地，所述掺杂区的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。优选地，所述衬底为第一掺杂类型，且掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度。优选地，所述第一掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的一种，所述第二掺杂类型选自P型掺杂与N型掺杂中的另一种。根据本公开的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：多个上述的半导体结构，其中，所述多个半导体结构呈阵列排布。优选地，所述多个半导体结构的所述第一电极相连，所述多个半导体结构的所述第二电极相连。优选地，所述多个半导体结构共用同一所述衬底，从而共用所述第一电极。优选地，所述多个半导体结构的所述第二电极互连以形成第一导电区。优选地，在每个所述半导体结构中，所述掺杂区包括延伸部，所述第三电极位于所述延伸部上方并通过所述延伸部与整个所述掺杂区电连接，多个所述阱区岛以及所述延伸部按照第一方向依次排列。优选地，所述多个半导体结构按照垂直于所述第一方向的第二方向排列，所述多个半导体结构的所述第三电极互连形成第二导电区。根据本公开的半导体结构，通过在第一掺杂类型的外延层上形成第二掺杂类型的阱区，从而使阱区与外延层形成了PN结，由于阱区的掺杂浓度大于外延层的掺杂浓度，因此该PN结的击穿电压由外延层的掺杂浓度决定，通过形成自阱区延伸至外延层中的掺杂区，在阱区中限定出至少一个阱区岛，并且通过形成位于阱区与掺杂区之间的隔离层，在掺杂区施加控制电压，当控制电压满足预定范围时，每个阱区岛中形成与阱区反型的沟道区，从而将之前决定PN结击穿电压的因素——外延层浓度，变成了阱区浓度，进而改变了PN结的击穿电压，达到了PN结击穿电压可变的目的。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1a至图2b示出了本技术实施例的半导体器件的结构示意图。图3至图11示出了本技术实施例制造半导体器件的方法在各个阶段的截面图。图12示出了本技术实施例的集成电路的结构示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。在下文中描述了本技术的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本技术。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本技术。本技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。图1a至图2b示出了本技术实施例的半导体器件的结构示意图。其中，图1a、图2a示出了本技术实施例的半导体器件的顶视图，图1b示出了沿图1a中A-A线的截面图，图2b示出了沿图2a中A-A线的截面图。如图1a、图1b所示，本技术实施例的半导体器件包括：半导体衬底101、外延层110、阱区120、隔离层130、掺杂区140、绝缘层150、第一电连接结构162、第二电连接结构163、第一电极171、第二电极172以及第三电极173，其中，隔离层130包括隔离层的第一部分132与隔离层的第二部分131。阱区120为第二掺杂类型，半导体衬底101、外延层110、掺杂区140为第一掺杂类型，其中，阱区120的掺杂浓度大于外延层110本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：/n半导体衬底；/n外延层，为第一掺杂类型，位于所述半导体衬底的第一表面上；/n阱区，为第二掺杂类型，位于所述外延层上，所述阱区的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；/n掺杂区，为第一掺杂类型，自所述阱区延伸至所述外延层中，从而在所述阱区中限定出至少一个阱区岛；以及/n隔离层，至少部分位于所述阱区与所述掺杂区之间，用于分隔所述阱区与所述掺杂区，/n其中，所述掺杂区接收控制电压，当所述控制电压满足预定范围时，每个所述阱区岛中形成与所述阱区反型的沟道区，所述沟道区靠近所述隔离层且与所述外延层接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
半导体衬底；
外延层，为第一掺杂类型，位于所述半导体衬底的第一表面上；
阱区，为第二掺杂类型，位于所述外延层上，所述阱区的掺杂浓度大于所述外延层的掺杂浓度，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；
掺杂区，为第一掺杂类型，自所述阱区延伸至所述外延层中，从而在所述阱区中限定出至少一个阱区岛；以及
隔离层，至少部分位于所述阱区与所述掺杂区之间，用于分隔所述阱区与所述掺杂区，
其中，所述掺杂区接收控制电压，当所述控制电压满足预定范围时，每个所述阱区岛中形成与所述阱区反型的沟道区，所述沟道区靠近所述隔离层且与所述外延层接触。


2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：
第一电极，与所述半导体衬底和/或所述外延层电连接；
第二电极，与所述阱区电连接；以及
第三电极，与所述掺杂区电连接以提供所述控制电压。


3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述隔离层的至少部分位于所述掺杂区与所述外延层之间，用于使所述外延层与所述掺杂区电隔离。


4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极位于所述半导体衬底的第二表面上，所述半导体衬底的第二表面与所述第一表面相对。


5.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，还包括绝缘层，覆盖所述阱区、所述掺杂区以及所述隔离层。


6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第二电极与第三电极位于所述绝缘层上，所述半导体结构还包括：
第一电连接结构，贯穿所述绝缘层并延伸至所述阱区中，所述第一电连接结构与所述第二电极电相连；以及
第二电连接结构，贯穿所述绝缘层并延伸至所述掺杂区中，所述第二电连接结构与所述第三电极电相连。


7.根据权利要求2所述的半导体结...

【专利技术属性】
技术研发人员：周源，张小麟，李静怡，王超，张志文，朱林迪，牛玉玮，郭艳华，
申请(专利权)人：北京燕东微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11