一种半导体结构及其制备方法技术

一种半导体结构及其制备方法，半导体结构包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的漂移层；位于所述漂移层中的横向电流扩展层，所述横向电流扩展层的导电类型与所述漂移层的导电类型相同，所述横向电流扩展层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度；位于所述漂移层中顶部区域的有源掺杂区，所述有源掺杂区至少位于部分横向电流扩展层的上方，所述有源掺杂区的导电类型与所述漂移层的导电类型相反。所述半导体结构的正向导通电阻降低。所述半导体结构的正向导通电阻降低。所述半导体结构的正向导通电阻降低。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]常见的功率半导体结构包括功率二极管、垂直型金属氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。
[0003]其中，功率二极管是最常用的电子元器件之一，是电力电子线路最基本的组成单元，它的单向导电性可用于电路的整流、钳位、续流。外围电路中二极管主要起防反作用，防止电流反灌造成器件损坏。传统的功率二极管主要包括肖特基功率二极管(SBD)和PN结功率二极管。与PN结功率二极管相比，肖特基功率二极管利用金属与半导体接触(金
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半接触)形成金属半导体结，使得其正向开启电压较小。而且肖特基功率二极管是单极多数载流子导电机制，它的反向恢复时间在理想情况下为零，没有过剩少数载流子的积累。肖特基功率二极管具有导通压低压降、良好的开关特性、反向恢复电流小等特点。但是肖特基功率二极管的反向阻断特性很差，在高温和反向高压下漏电流很大。PN结功率二极管具有很好的反向阻断特性，但是正向导通压降比肖特基功率二极管高且反向恢复时间长、恢复电流大、耗能较大。结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky Diode,JBS)把肖特基功率二极管(SBD)与PN结功率二极管结合在一起，通过引入P型区域能够屏蔽肖特基接触区域表面电场，能够实现更高的反向特性击穿特性及正向浪涌性能。
[0004]然而，现有的功率半导体结构的正向导通电阻还有待进一步降低。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中半导体结构正向导通电阻还有待进一步降低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种半导体结构，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的漂移层；位于所述漂移层中的横向电流扩展层，所述横向电流扩展层的导电类型与所述漂移层的导电类型相同，所述横向电流扩展层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度；位于所述漂移层中顶部区域的有源掺杂区，所述有源掺杂区至少位于部分横向电流扩展层的上方，所述有源掺杂区的导电类型与所述漂移层的导电类型相反。
[0007]可选的，所述横向电流扩展层的掺杂浓度小于所述有源掺杂区的掺杂浓度。
[0008]可选的，所述横向电流扩展层的掺杂浓度为1E15atom/cm3～5E20atom/cm3，所述漂移层的掺杂浓度为1E14atom/cm3～1E17atom/cm3，所述有源掺杂区的掺杂浓度为1E17atom/cm3～5E20atom/cm3。
[0009]可选的，所述横向电流扩展层位于所述有源掺杂区的底部且与所述有源掺杂区间隔。
[0010]可选的，所述有源掺杂区的底面至所述横向电流扩展层的顶面之间的距离小于或者等于2um。
[0011]可选的，所述横向电流扩展层与所述有源掺杂区邻接。
[0012]可选的，所述横向电流扩展层的横向尺寸大于所述有源掺杂区的横向尺寸。
[0013]可选的，所述横向电流扩展层的横向尺寸与所述有源掺杂区的横向尺寸之差为0.1um～3um。
[0014]可选的，所述有源掺杂区的数量为若干个，若干个有源掺杂区分立设置，相邻有源掺杂区底部的横向电流扩展层连接在一起。
[0015]可选的，所述横向电流扩展层的横向尺寸小于或等于所述有源掺杂区的横向尺寸。
[0016]可选的，所述横向电流扩展层的厚度为0.1um～3um。
[0017]可选的，所述半导体结构为结势垒肖特基二极管；所述半导体结构还包括：位于所述漂移层和所述有源掺杂区上的阳极层；或者，所述半导体结构为垂直型金属氧化物半导体或绝缘栅双极型晶体管，所述有源掺杂区作为阱区。
[0018]本专利技术还提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供半导体衬底层；在所述半导体衬底层上形成漂移层；在所述漂移层中形成横向电流扩展层，所述横向电流扩展层的导电类型与所述漂移层的导电类型相同，所述横向电流扩展层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度；在所述漂移层中的顶部区域形成有源掺杂区，所述有源掺杂区至少位于部分横向电流扩展层的上方，所述有源掺杂区的导电类型与所述漂移层的导电类型相反。
[0019]可选的，所述半导体结构为结势垒肖特基二极管,所述半导体结构的制备方法还包括：在所述漂移层和所述有源掺杂区上形成阳极层；或者，所述半导体结构为垂直型金属氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管,所述半导体结构的制备方法还包括：在形成所述有源掺杂区之后在所述漂移层上形成栅极结构；所述有源掺杂区作为阱区；所述阱区位于所述栅极结构的两侧；在所述阱区中形成欧姆接触体掺杂区，所述欧姆接触体掺杂区的导电类型与所述阱区的导电类型相同；当所述半导体结构为垂直型金属氧化物半导体场效应晶体管时，所述半导体结构的制备方法还包括：在所述阱区中形成源区，所述源区的导电类型与所述漂移层的导电类型相同；当所述半导体结构为绝缘栅双极型晶体管时，所述半导体结构的制备方法还包括：在所述阱区中形成发射区，所述发射区的导电类型与所述漂移层的导电类型相同。
[0020]本专利技术技术方法具有以下有益效果：
[0021]本专利技术技术方案提供的半导体结构，在正向导通时，电流沿着有源掺杂区侧部且与有源掺杂区邻近的漂移层流经至有源掺杂区底部且与有源掺杂区邻近的横向电流扩展层中，然后向半导体衬底层的方向传导。由于在有源掺杂区的底部设置了横向电流扩展层，所述横向电流扩展层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度，这样使得有源掺杂区与横向电流扩展层形成的耗尽层的宽度变窄，横向电流扩展中部分形成耗尽层，横向电流扩展中位于耗尽层底部的区域的掺杂浓度相对较大，因此电流沿着有源掺杂区侧部能很快的向横向电流扩展层扩展，因此使得正向导通特性得到改善，降低正向导通电阻。
[0022]进一步，横向电流扩展层的掺杂浓度小于所述有源掺杂区的掺杂浓度，这样使得横向电流扩展层的掺杂浓度也不至于过大，避免对半导体结构的反向击穿电压的影响过大。
附图说明
[0023]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；
[0024]图1为本专利技术实施例1中半导体结构的示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例2中半导体结构的示意图；
[0026]图3为本专利技术实施例3中半导体结构的示意图；
[0027]图4为本专利技术实施例4中半导体结构的示意图；
[0028]图5为本专利技术实施例5中半导体结构的示意图；
[0029]图6为本专利技术实施例6中半导体结构的示意图；
[0030]图7为本专利技术实施例7中半导体结构的示意图；
[0031]图8为本专利技术实施例8中半导体结构的示意图；
[0032]图9为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：半导体衬底层；位于所述半导体衬底层上的漂移层；位于所述漂移层中的横向电流扩展层，所述横向电流扩展层的导电类型与所述漂移层的导电类型相同，所述横向电流扩展层的掺杂浓度大于所述漂移层的掺杂浓度；位于所述漂移层中顶部区域的有源掺杂区，所述有源掺杂区至少位于部分横向电流扩展层的上方，所述有源掺杂区的导电类型与所述漂移层的导电类型相反。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述横向电流扩展层的掺杂浓度小于所述有源掺杂区的掺杂浓度；优选的，所述横向电流扩展层的掺杂浓度为1E15atom/cm3～5E20atom/cm3，所述漂移层的掺杂浓度为1E14atom/cm3～1E17atom/cm3，所述有源掺杂区的掺杂浓度为1E17atom/cm3～5E20atom/cm3。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述横向电流扩展层位于所述有源掺杂区的底部且与所述有源掺杂区间隔；优选的，所述有源掺杂区的底面至所述横向电流扩展层的顶面之间的距离小于或者等于2um。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述横向电流扩展层与所述有源掺杂区邻接。5.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体结构，其特征在于，所述横向电流扩展层的横向尺寸大于所述有源掺杂区的横向尺寸；优选的，所述横向电流扩展层的横向尺寸与所述有源掺杂区的横向尺寸之差为0.1um～3um；优选的，所述有源掺杂区的数量为若干个，若干个有源掺杂区分立设置，相邻有源掺杂区底部的横向电流扩展层连接在一起。6.根据权利要求1至4任意一项所述的半导体结构，所述横向电流扩展层的横向尺寸小于或等于所述有源掺杂区的横向尺寸。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述横向电流扩展层的厚度为0.1um～3um。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：张清纯，史文华，李敏，
申请(专利权)人：清纯半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：