本申请是关于一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，包括：衬底区、漂移区、基体区、源区、屏蔽栅、控制栅、绝缘层、源极、漏极和金属栅极；漂移区与衬底区相接，以衬底区指向漂移区的方向为上方，基体区和源区依次设置在漂移区上方；控制栅和屏蔽栅由上至下依次设置在漂移区的侧方，并通过绝缘层分别与漂移区、基体区和源区相接；源区包括P型源区和N型源区；P型源区设置在基体区上方，N型源区设置在P型源区侧面与绝缘层的相接处，N型源区的一侧与绝缘层相接，使得N型源区被P型源区半包围；源极设置在源区上方；漏极设置在衬底区下方；金属栅极设在控制栅上方。本申请提供的方案，能够扩大雪崩电流通道的交界面，提高最大雪崩耐量。耐量。耐量。
【技术实现步骤摘要】
具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件及其制备方法
[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件及其制备方法。
技术介绍
[0002]屏蔽栅沟槽型场效应晶体管SGT已被广泛地应用于电源管理等重要的低压领域。这是因为SGT的沟道密度高，同时具备较好的电荷补偿效果。此外，其屏蔽栅结构因有效地隔离了金属栅极与漏极之间的耦合，从而显著地降低了传输电容。这使得SGT拥有更低的比导通电阻、更小的导通和开关损耗、更高的工作频率。
[0003]相关技术中，会在晶体管中采用P型源区与N型源区复合型的源极结构，其中p型源区使得晶体管的基体区与源极短接。该种源区结构通常采用叉指条结构，即将P型源区与N型源区平行设置在基体区上，且P型源区与N型源区均分源区与基体区的相接面积。
[0004]上述源区结构会导致源区接收雪崩电流的面积受限，导致晶体管的最大雪崩耐量受限。
技术实现思路
[0005]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件及其制备方法，能够扩大雪崩电流通道的交界面，使雪崩电流密度得到降低，进而提高最大雪崩耐量。
[0006]本申请第一方面提供一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，包括：
[0007]衬底区1、漂移区2、基体区3、源区4、屏蔽栅5、控制栅6、绝缘层7、源极、漏极8以及金属栅极；
[0008]所述漂移区2与所述衬底区1相接，以所述衬底区指向所述漂移区的方向为上方，所述基体区3和所述源区4依次设置在所述漂移区2上方；所述控制栅6和所述屏蔽栅5由上至下依次设置在所述漂移区2的侧方，并通过所述绝缘层7分别与所述漂移区2、所述基体区3和所述源区4相接；
[0009]所述源区4包括P型源区41和N型源区42；所述P型源区41设置在所述基体区3上方，所述N型源区42设置在所述P型源区41侧面与所述绝缘层7的相接处，所述N型源区42的一侧与所述绝缘层7相接，使得所述N型源区42被所述P型源区41半包围；
[0010]所述源极设置在所述源区4上方；所述漏极8设置在所述衬底区1下方；所述金属栅极设在所述控制栅6上方。
[0011]在一种实施方式中，所述漂移区2具有第一顶面21、第二顶面22和第三顶面23；其中，所述第一顶面21、所述第二顶面22和所述第三顶面23与所述衬底区1的距离逐渐增加；
[0012]所述第一顶面21通过所述绝缘层7与所述屏蔽栅5的底面相接；所述第二顶面22与所述基体区3的底部相接；所述第三顶面23与所述源区4顶面平齐，使得所述基体区3和所述源区4均设置在所述漂移区2中所述第二顶面22与所述第三顶面23形成的下凹处。
[0013]在一种实施方式中，所述P型源区41和所述N型源区42的宽度比和长度比均为2:1。
[0014]在一种实施方式中，所述第二顶面22与所述第三顶面23的面积比为1:1。
[0015]在一种实施方式中，所述P型源区41和所述N型源区42的掺杂浓度均为重掺杂浓度。
[0016]在一种实施方式中，所述衬底区1的掺杂类型为N型掺杂，且所述衬底区1的掺杂浓度为重掺杂浓度；
[0017]所述漂移区2的掺杂类型为N型掺杂，且所述漂移区2的掺杂浓度为轻掺杂浓度；
[0018]所述基体区3的掺杂类型为P型掺杂，且所述基体区3的掺杂浓度为中掺杂浓度；
[0019]所述屏蔽栅5和所述控制栅6的掺杂类型均为P型掺杂；所述屏蔽栅5和所述控制栅6的掺杂浓度均为重掺杂浓度。
[0020]本申请第二方面提供一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件的制备方法，用于制备如上任一项所述的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，包括：
[0021]以半导体材料制作衬底区；
[0022]在所述衬底区上外延形成漂移区；
[0023]在所述漂移区上以离子注入或扩散方式形成基体区；
[0024]在所述漂移区的一侧刻蚀沟槽；
[0025]在所述沟槽内依次沉积氧化物、多晶硅、氧化物、多晶硅，形成绝缘层、屏蔽栅和控制栅；
[0026]在所述基体区上贴合所述绝缘层的位置局部掺杂形成N型源区，并在所述N型源区外围掺杂形成P型源区，使得所述N型源区被所述P型源区半包围；
[0027]在所述P型源区和所述N型源区的上方制作源极；
[0028]在所述沟槽上方形成金属栅极；
[0029]在所述衬底区的底部制作漏极。
[0030]在一种实施方式中，所述在所述漂移区上以离子注入或扩散方式形成基体区，包括：
[0031]在所述漂移区的第一区域上以离子注入或扩散方式局部掺杂形成所述基体区；在所述漂移区的第二区域上，采用与所述漂移区相同的半导体材料掺杂形成所述漂移区的第三顶面。
[0032]在一种实施方式中，所述在所述衬底区上外延形成漂移区之后，包括：
[0033]对所述漂移区进行刻蚀形成所述漂移区的第二顶面；
[0034]所述在所述漂移区上以离子注入或扩散方式形成基体区，包括：
[0035]在所述第二顶面上以离子注入或扩散方式形成所述基体区。
[0036]在一种实施方式中，所述在所述沟槽内依次沉积氧化物、多晶硅、氧化物、多晶硅，形成绝缘层、屏蔽栅和控制栅中，所述多晶硅为重掺杂多晶硅。
[0037]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0038]本申请提供了一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其源区包括P型源区和N型源区，区别于现有的源区结构，即将P型源区与N型源区平行设置在基体区上，且P型源区与N型源区均分源区与基体区的相接面积的叉指条结构，本申请中，P型源区半包围N型源区形成包围型源区结构，扩大了雪崩电流通道的交界面，即分散雪崩电流流经到扩大的
PN结面，使得器件在正向阻断或正向导通时，雪崩电流密度得到降低，有效地改善了功率半导体器件处于阻断或导通时雪崩电流的流向，从而在总雪崩电流固定的条件下，降低了流经P型源区的压降，即降低了源区PN结的并联电阻，抑制了寄生三极管的开启，进而提高最大雪崩耐量，提高了功率半导体器件的可靠性。
[0039]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0040]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0041]图1是本申请实施例示出的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件的结构示意图；
[0042]图2是本申请实施例示出的叉指条结构的结构示意图；
[0043]图3是本申请实施例示出的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件的另一结构示意图；
[0044]图4是本申请实施例示出的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件的制备方法的流程示意图；
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其特征在于，包括：衬底区(1)、漂移区(2)、基体区(3)、源区(4)、屏蔽栅(5)、控制栅(6)、绝缘层(7)、源极、漏极(8)以及金属栅极；所述漂移区(2)与所述衬底区(1)相接，以所述衬底区指向所述漂移区的方向为上方，所述基体区(3)和所述源区(4)依次设置在所述漂移区(2)上方；所述控制栅(6)和所述屏蔽栅(5)由上至下依次设置在所述漂移区(2)的侧方，并通过所述绝缘层(7)分别与所述漂移区(2)、所述基体区(3)和所述源区(4)相接；所述源区(4)包括P型源区(41)和N型源区(42)；所述P型源区(41)设置在所述基体区(3)上方，所述N型源区(42)设置在所述P型源区(41)侧面与所述绝缘层(7)的相接处，所述N型源区(42)的一侧与所述绝缘层(7)相接，使得所述N型源区(42)被所述P型源区(41)半包围；所述源极设置在所述源区(4)上方；所述漏极(8)设置在所述衬底区(1)下方；所述金属栅极设在所述控制栅(6)上方。2.根据权利要求1所述的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其特征在于，所述漂移区(2)具有第一顶面(21)、第二顶面(22)和第三顶面(23)；其中，所述第一顶面(21)、所述第二顶面(22)和所述第三顶面(23)与所述衬底区(1)的距离逐渐增加；所述第一顶面(21)通过所述绝缘层(7)与所述屏蔽栅(5)的底面相接；所述第二顶面(22)与所述基体区(3)的底部相接；所述第三顶面(23)与所述源区(4)顶面平齐，使得所述基体区(3)和所述源区(4)均设置在所述漂移区(2)中所述第二顶面(22)与所述第三顶面(23)形成的下凹处。3.根据权利要求1所述的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其特征在于，所述P型源区(41)和所述N型源区(42)的宽度比和长度比均为2:1。4.根据权利要求2所述的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其特征在于，所述第二顶面(22)与所述第三顶面(23)的面积比为1:1。5.根据权利要求1所述的具有包围型源区的沟槽型功率半导体器件，其特征在于，所述P型源区(41)和所述N型源区(42)的掺杂浓度均为重掺杂浓度。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：张子敏，王宇澄，虞国新，吴飞，钟军满，
申请(专利权)人：无锡先瞳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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