半导体器件及其制作方法、及电子设备技术

本申请提供一种半导体器件及其制作方法、及电子设备。半导体器件包括漂移区、第一电极结构和第二电极结构，第一电极结构和第二电极结构位于漂移区的同侧。第一电极结构包括第一绝缘层和第一电极，第一绝缘层位于第一电极的外围，第二电极结构包括第二绝缘层和第二电极，第二绝缘层位于第二电极的外围，第一电极和第二电极之间设有缓冲结构，缓冲结构用于增加导通时载流子在漂移区的积累。本申请通过在第一电极和第二电极之间设置缓冲结构，缓冲了半导体器件导通时漂移区存储的载流子的流动，提高漂移区载流子的浓度，有利于降低半导体器件的导通压降。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制作方法、及电子设备
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件及其制作方法、及电子设备。
技术介绍
半导体器件作为电力电子技术的核心器件由于其具有简单的栅驱动且驱动功率小、及输入阻抗低、稳定性好等优点而广泛应用于交通、通信、家用电器、航天等各种高功率领域。目前，半导体器件的导通压降问题是限制半导体器件性能优化的关键，半导体器件的导通压降大会增大半导体器件工作时的损耗，不利于半导体器件的性能优化。因此，如何降低半导体器件的导通压降以提高半导体器件的性能应为业界的研发方向。
技术实现思路
本申请提供一种半导体器件及其制作方法、及电子设备，能够降低半导体器件的导通压降以优化半导体器件的性能。第一方面，本申请提供一种半导体器件，包括漂移区、第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构位于所述漂移区的同侧。半导体器件通常为多层的功能层层叠设置而形成的结构，第一电极结构和第二电极结构位于漂移区的同侧是指在多层的功能层层叠的方向上，漂移区设有相对的顶部和底部，电子从漂移区的顶部流向漂移区的底部，空穴从漂移区的底部流向漂移区的顶部，第一电极结构和第二电极结构都设置在漂移区的顶部。所述第一电极结构包括第一绝缘层和第一电极，所述第一绝缘层位于所述第一电极的外围，所述第二电极结构包括第二绝缘层和第二电极，所述第二绝缘层位于所述第二电极的外围，所述第一电极和所述第二电极之间设有缓冲结构，所述半导体器件导通时，所述缓冲结构用于增加载流子在所述漂移区的积累。可以理解地，载流子可以为电子，载流子也可以为空穴。在半导体器件导通时，缓冲结构用于增加载流子在所述漂移区的积累可以理解为在半导体器件导通时，漂移区存储的载流子可以从缓冲结构通过但是不会集中地全部从缓冲结构通过，缓冲结构起到缓冲载流子通过的作用，也即增加了载流子在漂移区的积累，或者，在半导体器件导通时，缓冲结构用于增加载流子在所述漂移区的积累也可以理解为在半导体器件导通时，漂移区存储的载流子不会从缓冲结构通过，也即缓冲结构阻挡载流子从第一电极和第二电极之间通过，这样载流子就少了一条流动的通路，减缓了漂移区存储的载流子的流动，也即缓冲结构增加了载流子在漂移区的积累。本申请通过在第一电极和第二电极之间设置缓冲结构，缓冲了半导体器件导通时漂移区存储的载流子的流动，也即增加了载流子在漂移区的积累，有利于降低半导体器件的导通压降。具体而言，在半导体器件导通的过程中，空穴和电子会在漂移区积累，因此漂移区会存储空穴和电子，漂移区存储的空穴需要不断的向漂移区的顶部流动，并继续通过漂移区顶部层叠设置的其他功能层，以形成电流。然而大量的空穴从漂移区流动至其他功能层后，漂移区存储的空穴减少，这样会增加半导体器件的导通压降。缓冲结构设置在第一电极和第二电极之间，也即缓冲结构设置在漂移区的顶部，这样在半导体器件导通时可以起到缓冲漂移区存储的空穴流动的作用，以增加载流子在漂移区的积累，降低半导体器件的导通压降，优化半导体器件的性能。可以理解地，漂移区存储的载流子可以从缓冲结构通过但是不会集中地全部从缓冲结构通过的情况下，在半导体器件导通时，缓冲结构缓冲了半导体器件漂移区存储的载流子的流动，提高漂移区载流子的浓度，有利于降低半导体器件的导通压降，在半导体器件关断时，载流子可以从缓冲结构通过，加速了载流子的抽取，有利于提高半导体器件的关断速度，减少半导体器件的关断损耗。一种可能的实施方式中，所述半导体器件包括发射极，所述第一电极结构和所述第二电极结构位于所述发射极和所述漂移区之间且间隔设置，所述第一电极结构和所述第二电极结构之间设有第一沟道结构，所述第一沟道结构连接在所述发射极和所述漂移区之间；所述半导体器件导通时，所述第一沟道结构能够增加所述载流子在所述漂移区的积累；所述第一沟道结构与所述第一绝缘层和所述第二绝缘层共同构成所述缓冲结构。第一电极结构和第二电极结构间隔设置时，在半导体器件导通后，漂移区存储的载流子可以从缓冲结构通过(也即漂移区存储的载流子可以从第一电极和第二电极之间通过)但是不会集中地全部从缓冲结构通过，缓冲结构起到缓冲载流子流动的作用，提高漂移区存储的载流子的浓度，有利于降低半导体器件的导通压降。在半导体器件关断时，载流子可以从第一沟道结构通过，加速了载流子的抽取，有利于提高半导体器件的关断速度，减少半导体器件的关断损耗。一种可能的实施方式中，所述第一沟道结构包括层叠设置的缓冲层和电荷层，所述缓冲层位于所述漂移区和所述电荷层之间，所述电荷层为P型半导体，所述缓冲层为N型半导体，所述缓冲层与所述第一绝缘层和所述第二绝缘层共同构成所述缓冲结构。缓冲层与第一绝缘层接触且缓冲层与第二绝缘层接触，也即缓冲层位于第一电极结构和第二电极结构之间。缓冲层在第一电极的底部和第二电极的底部所在的一侧时，缓冲层底部的电场大于第一电极的底部的电场和第二电极的底部的电场，电场主要集中在缓冲层的底部，缓冲层容易被击穿，而本实施例中通过设置缓冲层位于第一电极和第二电极之间，第一电极底部的电场和第二电极底部的电场大于缓冲层底部的电场，电场主要集中在第一电极的底部和第二电极的底部，这样缓冲层则不易被击穿。在半导体器件导通时，缓冲结构主要用于缓冲漂移区存储的空穴的流动，空穴由P型半导体产生，空穴在N型半导体内流动会受到阻碍，因此为了缓冲空穴的流动，缓冲层设置为N型半导体，这样可以有效缓冲空穴的流动，以降低半导体器件的导通压降，优化半导体器件的性能。缓冲层的杂质的掺杂浓度是可调节的，通过改变缓冲层的杂质的掺杂浓度可以改变第一电极结构和第二电极结构之间的第一沟道结构的开启电压，开启电压的改变可以调节空穴的抽取速度，以改善半导体器件的导通压降和关断损耗之间的折中关系。一种可能的实施方式中，所述第一沟道结构还包括接触层，所述接触层位于所述电荷层和所述发射极之间，所述接触层的杂质掺杂浓度大于所述电荷层的杂质掺杂浓度，所述接触层与所述发射极接触。电荷层的杂质掺杂浓度较低，电荷层直接与发射极接触，会导致接触电阻较大，本实施例通过设置接触层的杂质掺杂浓度大于电荷层的杂质掺杂浓度，这样接触层与发射极接触时可以减小接触电阻，降低半导体器件的开关损耗、功能损耗等。一种可能的实施方式中，所述第一电极与所述发射极电连接，所述第二电极与所述发射极绝缘连接。具体地，第一电极包括相对设置的第一底部和第一顶部，及相对设置的第一侧部和第二侧部，第一绝缘层包围第一侧部、第一底部及第二侧部，第一顶部与发射极电连接；第二电极包括相对设置的第二底部和第二顶部，及相对设置的第三侧部和第四侧部，第二绝缘层包围第三侧部、第二底部和第四侧部，第二顶部与发射极绝缘连接。第一电极的第一底部邻近漂移区设置，第一电极的第一顶部与发射极接触且与发射极电连接，第一电极的第一顶部与发射极电连接可以理解为第一电极的第一顶部与发射极不是绝缘的。第一电极可以与发射极等电位，这样有利于降低半导体器件的密勒电容，提高半导体器件的开关速度，降低半导体器件的开关损耗。第二电极的第二底部邻近漂移区设置，第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括漂移区、第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构位于所述漂移区的同侧，所述第一电极结构包括第一绝缘层和第一电极，所述第一绝缘层位于所述第一电极的外围，所述第二电极结构包括第二绝缘层和第二电极，所述第二绝缘层位于所述第二电极的外围，所述第一电极和所述第二电极之间设有缓冲结构；所述半导体器件导通时，所述缓冲结构用于增加载流子在所述漂移区的积累。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括漂移区、第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构和所述第二电极结构位于所述漂移区的同侧，所述第一电极结构包括第一绝缘层和第一电极，所述第一绝缘层位于所述第一电极的外围，所述第二电极结构包括第二绝缘层和第二电极，所述第二绝缘层位于所述第二电极的外围，所述第一电极和所述第二电极之间设有缓冲结构；所述半导体器件导通时，所述缓冲结构用于增加载流子在所述漂移区的积累。


2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括发射极，所述第一电极结构和所述第二电极结构位于所述发射极和所述漂移区之间且间隔设置，所述第一电极结构和所述第二电极结构之间设有第一沟道结构，所述第一沟道结构连接在所述发射极和所述漂移区之间；所述半导体器件导通时，所述第一沟道结构能够增加所述载流子在所述漂移区的积累；所述第一沟道结构与所述第一绝缘层和所述第二绝缘层共同构成所述缓冲结构。


3.如权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述第一沟道结构包括层叠设置的缓冲层和电荷层，所述缓冲层位于所述漂移区和所述电荷层之间，所述电荷层为P型半导体，所述缓冲层为N型半导体，所述缓冲层与所述第一绝缘层和所述第二绝缘层共同构成所述缓冲结构。


4.如权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一沟道结构还包括接触层，所述接触层位于所述电荷层与所述发射极之间，所述接触层的杂质掺杂浓度大于所述电荷层的杂质掺杂浓度，所述接触层与所述发射极接触。


5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述第一电极与所述发射极电连接，所述第二电极与所述发射极绝缘连接。


6.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一电极结构和所述第二电极结构接触，局部的所述第一绝缘层和局部的所述第二绝缘层在所述第一电极和所述第二电极之间互连为一体且构成所述缓冲结构。


7.如权利要求1-6任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述漂移区包括相对设置的顶部和底部，所述第一电极结构和所述第二电极结构均位于所述顶部，所述第一电极结构包括第一底面，所述第二电极结构包括第二底面，所述第一底面和所述第二底面均连接所述漂移区的所述顶部，所述第一底面与所述底部之间的间距小于所述第二底面与所述底部之间的间距。


8.如权利要求1-6任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述第一电极结构的数量为两个，两个所述第一电极结构间隔设置，所述第二电极结构位于两个所述第一电极结构之间，所述第二电极结构的数量至少为两个，所述缓冲结构在第一方向的尺寸小于相邻的两个所述第二电极结构之间的间距，所述第一方向为所述第一电极结构和所述第二电极结构的排布方向。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文韬，王康，宋超凡，王梁浩，赵倩，戴楼成，侯召政，黄伯宁，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44