【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体器件，更具体地，涉及一种具有沟槽栅结构的半导体器件。
技术介绍
1、用于功率应用的晶体管需要高阻塞电压、低导通电阻和高稳健性/可靠性，以维持高功率密度和高散热量。由于器件在使用过程中沟道处会产生大量热量，因此管理器件运行中产生的热量及时有效的散发是提高器件稳健性和可靠性的关键问题之一。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种半导体器件，通过对器件的沟槽栅极结构和源区的布局进行调整，使得器件运行过程中的热量可以及时有效的分散到器件的各区域，从而提高器件的可靠性和稳健性。
2、根据本申请实施例提供的一种半导体器件，包括半导体层与沟槽栅极结构，所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述沟槽栅极结构的至少部分位于从所述半导体层的所述第一表面向第二表面延伸的沟槽中，所述半导体层包括：源区，自所述第一表面向所述第二表面延伸；漂移区和体区，至少部分所述漂移区位于所述体区和所述半导体层的第二表面之间，所述体区的第一部分位于所述源区和所述漂移区之间；其中，在所述第一表面内，所述沟槽栅极结构具有多个弯折区，且所述沟槽栅极结构整体沿第一方向延伸，所述源区与所述沟槽栅极结构的至少一个弯折区的第一侧壁和/或第二侧壁邻接，以使所述源区具有与相应的所述弯折区相匹配的弯折侧壁。
3、可选地，相邻的所述源区之间间隔至少一个弯折区后与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和/或第二侧壁邻接。
4、可选地，所述源区与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和第二侧壁均邻接
5、可选地，所述沟槽栅极结构包括多个相同的单元，每个单元中包括至少四个弯折区。
6、可选地，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-负第二方向-第一方向或相反的方式以正交转弯方式延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
7、可选地，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-第四方向-负第二方向-第一方向或相反的方式转弯延伸，所述第四方向与所述第一方向的夹角为不大于60°的锐角。
8、可选地，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第五方向-第二方向-第五方向-第一方向-第四方向-负第二方向-第四方向-第一方向或相反的方式转弯延伸，所述第四方向与所述第五方向垂直，所述第四方向与所述第一方向的夹角为不大于60°的锐角。
9、可选地，所述第一方向为晶格方向。
10、可选地，还包括载流子引导区，至少部分位于所述体区的第一部分下方的所述漂移区中。
11、可选地，其中所述载流子引导区的顶面与所述第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与所述第一表面之间的距离，且小于所述体区的第三部分的底面与所述第一表面之间的距离；所述载流子引导区的底面与所述第一表面之间的距离小于或等于或大于所述体区的第三部分的底面与所述第一表面之间的距离。
12、可选地，还包括沟道漏极区，位于所述体区的第一部分和所述漂移区之间，从而所述源区、所述体区的第一部分和所述沟道漏极区沿第三方向上依次邻接且均与所述沟槽栅极结构的第一侧壁邻接。
13、可选地，所述沟道漏极区的底面与第一表面之间的距离不大于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离。
14、可选地，所述沟道漏极区的底面与第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离，并且所述沟道漏极区与所述沟槽栅极结构的底面邻接。
15、可选地，在第二方向上，所述体区包括位于相邻沟槽栅极结构之间沿所述沟槽栅极结构的宽度方向依次邻接的第一部分、第二部分和第三部分，所述相邻沟槽栅极结构中的一个所述沟槽栅极结构的第一侧壁与另一个所述沟槽栅极结构的第二侧壁相对设置，所述体区的第一部分与所述第一侧壁邻接，所述第一部分的底面与所述半导体层的所述第一表面之间的距离小于所述沟槽栅极结构的底面与所述第一表面之间的距离；所述体区的第二部分与所述第二侧壁邻接，所述第二部分的底面与所述第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与所述第一表面之间的距离；所述体区的第三部分在所述沟槽栅极结构的宽度方向上与所述漂移区邻接；所述第三部分自所述沟槽栅极结构的至少部分底面向所述第二表面延伸，且所述第三部分的底面与所述第一表面之间的距离等于所述第二部分的底面与所述第一表面之间的距离。
16、可选地，所述半导体层还包括体接触区，所述体接触区自所述第一表面向所述第二表面延伸，并且与所述体区邻接。
17、可选地，所述源区、所述漂移区、所述载流子引导区和/或所述沟道漏极区为第一导电类型，所述体区、所述体接触区为第二导电类型，所述载流子引导区和/或所述沟道漏极区的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。
18、可选地，所述沟槽栅极结构包括栅介质层与栅极导体，所述栅介质层覆盖沟槽的内表面，所述栅极导体位于所述沟槽中，所述栅介质层位于所述栅极导体与所述半导体层之间以分隔所述栅极导体和所述半导体层。
19、可选地，所述半导体器件还包括：源极金属层，位于所述半导体层的第一表面上，至少与部分源区相邻接；层间介质层，位于所述半导体层的第一表面与所述源极金属层之间，所述层间介质层分隔所述沟槽栅极结构与所述源极金属层。
20、可选地，所述半导体层包括sic半导体层。
21、可选地，所述半导体器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。
22、本申请提供的半导体器件，从第一表面上看，将器件的栅极的延伸方向设置为弯折形，而源区则对应设置在栅极的同一侧壁上的相同弯折区处，且两个侧壁的源区间隔设置，从而源区形成一个至少沿两个不同方向延伸的夹角形状。在器件运行过程中，源区与栅极之间的沟道产生的大量热量，会由于半导体材料的导热性大于栅介质层的导热性而向源区方向进行扩散，而由于源区的形状，使得热量可以向至少两个方向的半导体层散发，从而使得器件在运行过程中产生的热量的分布更加均匀，进而提高了器件的可靠性和稳健性。
23、在一些实施例中，可以在沟道下方的漂移区中设置载流子引导区，且载流子引导区在垂直方向上的中心线与沟道所在平面重叠，从而可以利用载流子引导区对沟道电流向半导体层的第二表面流向时的电荷分布进行优化，同时对于漂移区中的沟道电流进行扩散，以增加漂移区中的沟道电流截面面积，进而减小半导体器件的导通电阻。
24、在一些实施例中，可以增加沟道漏极区，在半导体器件的第三方向上，依次设置的沟道漏极区、体区的第一部分和源区分别邻接沟槽栅极结构的相同侧壁，利用沟道漏极区的位置控制沟道的长度，提升了沟道长度的均匀性、沟道与漏区重叠部分的均匀性以及漏区浓度的均匀性，从而提升器件的整体性能。
25、应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体器件，包括半导体层与沟槽栅极结构，所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述沟槽栅极结构的至少部分位于从所述半导体层的所述第一表面向第二表面延伸的沟槽中，所述半导体层包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，相邻的所述源区之间间隔至少一个弯折区后与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和/或第二侧壁邻接。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述源区与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和第二侧壁均邻接时，所述源区与第一侧壁邻接和与第二侧壁邻接交替进行。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述沟槽栅极结构包括多个相同的单元，每个单元中包括至少四个弯折区。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-负第二方向-第一方向或相反的方式以正交转弯方式延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-第四方向
7.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第五方向-第二方向-第五方向-第一方向-第四方向-负第二方向-第四方向-第一方向或相反的方式转弯延伸，所述第四方向与所述第五方向垂直，所述第四方向与所述第一方向的夹角为不大于60°的锐角。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一方向为晶格方向。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，还包括载流子引导区，至少部分位于所述体区的第一部分下方的所述漂移区中。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中所述载流子引导区的顶面与所述第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与所述第一表面之间的距离，且小于所述体区的第三部分的底面与所述第一表面之间的距离；所述载流子引导区的底面与所述第一表面之间的距离小于或等于或大于所述体区的第三部分的底面与所述第一表面之间的距离。
11.根据权利要求1或9所述的半导体器件，其中，还包括沟道漏极区，位于所述体区的第一部分和所述漂移区之间，从而所述源区、所述体区的第一部分和所述沟道漏极区沿第三方向上依次邻接且均与所述沟槽栅极结构的第一侧壁邻接。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述沟道漏极区的底面与第一表面之间的距离不大于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离。
13.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，所述沟道漏极区的底面与第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与第一表面之间的距离，并且所述沟道漏极区与所述沟槽栅极结构的底面邻接。
14.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，在第二方向上，所述体区包括位于相邻沟槽栅极结构之间沿所述沟槽栅极结构的宽度方向依次邻接的第一部分、第二部分和第三部分，所述相邻沟槽栅极结构中的一个所述沟槽栅极结构的第一侧壁与另一个所述沟槽栅极结构的第二侧壁相对设置，
15.根据权利要求14所述的半导体器件，其中，所述半导体层还包括体接触区，所述体接触区自所述第一表面向所述第二表面延伸，并且与所述体区邻接。
16.根据权利要求9或15所述的半导体器件，其中，所述源区、所述漂移区、所述载流子引导区和/或所述沟道漏极区为第一导电类型，所述体区、所述体接触区为第二导电类型，所述载流子引导区和/或所述沟道漏极区的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度，所述第一导电类型与所述第二导电类型相反。
17.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述沟槽栅极结构包括栅介质层与栅极导体，所述栅介质层覆盖沟槽的内表面，所述栅极导体位于所述沟槽中，所述栅介质层位于所述栅极导体与所述半导体层之间以分隔所述栅极导体和所述半导体层。
18.根据权利要求16所述的半导体器件，其中，所述半导体器件还包括：
19.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体层包括SiC半导体层。
20.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括半导体层与沟槽栅极结构，所述半导体层具有相对的第一表面和第二表面，所述沟槽栅极结构的至少部分位于从所述半导体层的所述第一表面向第二表面延伸的沟槽中，所述半导体层包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，相邻的所述源区之间间隔至少一个弯折区后与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和/或第二侧壁邻接。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述源区与所述沟槽栅极结构的第一侧壁和第二侧壁均邻接时，所述源区与第一侧壁邻接和与第二侧壁邻接交替进行。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述沟槽栅极结构包括多个相同的单元，每个单元中包括至少四个弯折区。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-负第二方向-第一方向或相反的方式以正交转弯方式延伸，所述第一方向与所述第二方向垂直。
6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第二方向-第一方向-第四方向-负第二方向-第一方向或相反的方式转弯延伸，所述第四方向与所述第一方向的夹角为不大于60°的锐角。
7.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，在第一表面内，所述沟槽栅极结构的单元中，所述沟槽栅极结构沿第一方向-第五方向-第二方向-第五方向-第一方向-第四方向-负第二方向-第四方向-第一方向或相反的方式转弯延伸，所述第四方向与所述第五方向垂直，所述第四方向与所述第一方向的夹角为不大于60°的锐角。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一方向为晶格方向。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，还包括载流子引导区，至少部分位于所述体区的第一部分下方的所述漂移区中。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中所述载流子引导区的顶面与所述第一表面之间的距离大于所述沟槽栅极结构的底面与所述第一表面之间的距离，且小于所述体区的第三部分的底面与所述第一表面之间的距离；所述载流子引导区的底面与所述第一表面之间的距离小于或等于或大...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴汉洙，
申请(专利权)人：重庆奕能科技有限公司，
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。