半导体器件(10)包括衬底(12)、漂移层(14)、阱区(16)和源极区(18)。衬底(12)具有第一导电类型。漂移层(14)具有第一导电类型并且位于衬底(12)上。阱区(16)具有与第一导电类型相对的第二导电类型并且设置沟道区(28)。源极区(18)位于阱区(16)中并且具有第一导电类型。沿着与衬底(12)相对的漂移层(14)的表面的阱区(16)的掺杂浓度是可变的，使得阱区(16)包括在距源极区(18)和阱区(16)之间的结一定距离处的掺杂浓度增加的区域。处的掺杂浓度增加的区域。处的掺杂浓度增加的区域。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的短路耐受时间的半导体器件及其制造方法
[0001]本公开涉及半导体器件，并且尤其涉及对半导体器件的改进以增加其短路耐受时间。
技术介绍
[0002]金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)广泛用于电力电子领域。用于电力应用的MOSFET的一个重要性能特性是短路耐受时间。MOSFET的短路耐受时间是MOSFET在故障发生之前能够耐受短路事件(例如，漏极至源极短路)的时间量。MOSFET的短路耐受时间越长，其在应用中因短路事件而失效的可能性就越小。因此，期望具有较大的短路耐受时间。
[0003]最近，碳化硅MOSFET已经取代了用于电力应用的碳化硅MOSFET的硅对应物。这是由于诸如碳化硅MOSFET的导通电阻和开关速度的性能方面的显著改善。然而，由于MOS沟道特性和短沟道效应，碳化硅MOSFET的短路耐受时间一直受到限制。对于MOS沟道特性，碳化硅MOSFET的阈值电压随温度降低，而跨导随温度升高。这些特性降低了碳化硅MOSFET的短路耐受时间。对于短沟道效应，这会导致较差的饱和特性和相对较低的输出电阻。这些效应进一步降低了碳化硅MOSFET的短路耐受时间。
[0004]通常，增加碳化硅MOSFET的短路耐受时间的尝试涉及增加器件的结场效应晶体管(JFET)区域中的电阻和/或向器件的源极添加外部电阻器。虽然这些解决方案实际上增加了碳化硅MOSFET的短路耐受时间，但它们也增加了其导通电阻，这降低了整体性能。
[0005]因此，需要具有改进的短路耐受时间的MOSFET及其制造方法，该MOSFET不会损害其他性能特性。
技术实现思路
[0006]在一个实施例中，半导体器件包括衬底、漂移层、阱区和源极区。衬底具有第一导电类型。漂移层具有第一导电类型并位于衬底上。阱区具有与第一导电类型相对的第二导电类型并设置沟道区。源极区在阱区中并且具有第一导电类型。阱区在源极区和漂移层之间。沿着与衬底相对的漂移层的表面的阱区的掺杂浓度是非均匀的，使得阱区的掺杂浓度在横向尺寸上变化。如所描述的，通过设置具有掺杂分布的阱区，可以提高半导体器件的短路耐受时间，同时保持器件的其他性能特性。
[0007]在一个实施例中，阱区包括在距源极区和阱区之间的界面一定距离处的载流子浓度增加的区域。载流子浓度增加的区域可以与沟道区重叠。
[0008]在一个实施例中，半导体器件包括衬底、漂移层、阱区和源极区。衬底具有第一导电类型。漂移层具有第一导电类型并位于衬底上。阱区具有与第一导电类型相对的第二导电类型并设置沟道区。源极区位于阱区中并且具有第一导电类型。阱区在源极区和漂移层之间。源极区的深度是非均匀的。如所描述的，通过设置具有可变深度的源极区，可以提高半导体器件的短路耐受时间，同时保持器件的其他性能特性。
[0009]在一个实施例中，源极区的深度与距沟道区的距离成比例地增加。
[0010]在一个实施例中，用于制造半导体器件的方法包括：设置衬底；在衬底上设置漂移层；在漂移层中设置阱区；以及在阱区中设置源极区。衬底和漂移层具有第一导电类型。阱区具有与第一导电类型相对的第二导电类型并设置沟道区。源极区具有第一导电类型，并且被设置使得阱区在源极区和漂移层之间。沿着与衬底相对的漂移层的表面的阱区的掺杂浓度是非均匀的，使得阱区的掺杂浓度在横向尺寸上变化。通过如上所述设置具有可变掺杂浓度的阱区，可以提高半导体器件的短路耐受时间，同时保持器件的其他性能特性。
[0011]在各种实施例中，半导体器件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
[0012]在结合附图阅读优选实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员将理解本公开的范围并实现本公开其附加方面。
附图说明
[0013]包含在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
[0014]图1示出了根据本公开的一个实施例的半导体器件。
[0015]图2A至图2D示出了根据本公开的一个实施例的MOSFET中阱区的掺杂分布。
[0016]图3示出了根据本公开的一个实施例的半导体器件。
[0017]图4示出了根据本公开的一个实施例的半导体器件。
[0018]图5是示出根据本公开的一个实施例的用于制造半导体器件的方法的流程图。
[0019]图6A至图6E示出了根据本公开的一个实施例的用于制造半导体器件的方法。
[0020]图7是示出根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置阱区的方法的流程图。
[0021]图8A和图8B示出了根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置阱区的方法。
[0022]图9A和图9B示出了根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置阱区的方法。
[0023]图10是示出根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置源极区的方法的流程图。
[0024]图11A和图11B示出了根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置源极区的方法。
[0025]图12A和图12B示出了根据本公开的一个实施例的用于在半导体器件中设置源极区的方法。
具体实施方式
[0026]下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的必要信息，并示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在本文未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
[0027]应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件。例如，在不脱离本公开的范
围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项的任何和所有组合。
[0028]应当理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到另一元件上”时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相对照地，当一个元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，没有中间元件存在。同样，应当理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上方”或“延伸到另一元件上方”时，它可以直接在另一元件上方或直接延伸到另一元件上方，或者也可以存在中间元件。相对照地，当一个元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接延伸到另一元件上方”时，没有中间元件存在。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。相对照地，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，没有中间元件存在。
[0029]本文可以使用诸如“在
…
下方”或“在
…
上方”或“在
…
上部”或“在
…
下部”或“水平”或“垂直”的相对术语来本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，包括：
·
衬底，所述衬底具有第一导电类型；
·
所述衬底上的漂移层，所述漂移层具有所述第一导电类型；
·
所述漂移层中的阱区，其中：
·
所述阱区具有与所述第一导电类型相对的第二导电类型；并且
·
所述阱区设置沟道区；以及
·
所述阱区中的源极区，其中：
·
所述阱区在所述源极区和所述漂移层之间；
·
所述源极区具有所述第一导电类型；并且
·
沿着与所述衬底相对的所述漂移层的表面的所述阱区的掺杂浓度是非均匀的，使得所述阱区的掺杂浓度沿着与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面变化。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，沿着与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面的所述阱区的掺杂浓度与所述源极区和所述阱区之间的界面之间的距离成比例地增加，使得所述掺杂浓度的增加朝向沿着与所述衬底相对的漂移区的所述表面的所述阱区和所述漂移区之间的界面。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述阱区包括与所述源极区和所述阱区之间的界面间隔一定距离的掺杂浓度增加的区域，使得所述掺杂浓度增加的区域沿着所述阱区和漂移区之间的界面定位。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述阱区内的所述掺杂浓度增加的区域的掺杂浓度比所述阱区的剩余部分的掺杂浓度大1.1至250倍。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述阱区内的所述掺杂浓度增加的区域的掺杂浓度在2
×
10
17
至5
×
10
19
cm
‑3之间。6.根据权利要求5所述的半导体器件，其中，所述阱区的所述剩余部分的掺杂浓度在5
×
10
15
至5
×
10
17
cm
‑3之间。7.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述掺杂浓度增加的区域与所述源极区和所述阱区之间的界面之间的距离在0.2至2μm之间。8.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，沿着与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面的所述阱区的掺杂浓度在所述源极区与所述阱区之间的界面和所述阱区与所述漂移区之间的界面之间以线性方式变化。9.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，沿着与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面的所述阱区的掺杂浓度在所述源极区与所述阱区之间的界面和所述阱区与所述漂移区之间的界面之间以阶梯方式变化。10.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，沿着与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面的所述阱区的掺杂浓度在所述源极区与所述阱区之间的界面和所述阱区与所述漂移区之间的界面之间以指数方式变化。11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。12.根据权利要求11所述的半导体器件，还包括：
·
在与所述漂移层相对的所述衬底的表面上的漏极接点；
·
在与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面上的源极接点，使得所述源极接点与所述源极区和所述阱区接触；
·
在与所述衬底相对的所述漂移层的所述表面上的栅极氧化层，使得所述栅极氧化层与所述阱区和所述源极区接触并且与所述源极接点分隔开，其中，所述MOSFET的沟道区在所述阱区中的所述栅极氧化层下面；以及
·
所述栅极氧化层上...
【专利技术属性】
技术研发人员：世亨，
申请(专利权)人：沃孚半导体公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。