半导体功率器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种半导体功率器件及其制备方法。

背景技术：

1、碳化硅（sic）材料具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高以及载流子饱和漂移速度高等优点，基于sic材料的金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfet）在新能源汽车、光伏逆变、储能变换、电源系统以及轨道交通等高功率、高频率应用场景中具有广泛应用前景。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体功率器件，包括：半导体衬底层；漂移层，位于半导体衬底层沿第一方向的一侧；阱区，位于漂移层中、并包括沟道区；第一源区，位于部分阱区中；以及掺杂区，沿与第一方向垂直的方向位于沟道区和至少部分第一源区之间的阱区中；掺杂区的掺杂类型和第一源区的掺杂类型均和漂移层的掺杂类型相同，且掺杂区的掺杂浓度小于第一源区的掺杂浓度。

2、可选的，多个第一源区沿第二方向间隔排布；掺杂区沿第三方向位于沟道区和至少部分第一源区之间；其中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

3、可选的，阱区沿第二方向延伸，阱区沿第二方向的尺寸大于阱区沿第三方向的尺寸；其中，掺杂区沿第二方向延伸，掺杂区沿第二方向的尺寸大于掺杂区沿第三方向的尺寸。

4、可选的，半导体功率器件还包括第二源区，第二源区位于沿第二方向相邻第一源区之间的阱区中，第二源区的掺杂类型与第一源区的掺杂类型相反，第二源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度；其中，掺杂区还沿第三方向位于沟道区和至少部分第二源区之间。

5、可选的，多个第一源区包括第一类型的第一源区和第二类型的第一源区，第二类型的第一源区沿第三方向的长度大于第一类型的第一源区沿第三方向的长度；其中，掺杂区沿第三方向位于第一类型的第一源区和沟道区之间、以及第二类型的第一源区沿第二方向的侧部；和/或，多个第二源区包括第一类型的第二源区和第二类型的第二源区，第二类型的第二源区沿第三方向的长度大于第一类型的第二源区沿第三方向的长度；其中，掺杂区还沿第三方向位于第一类型的第二源区和沟道区之间、以及第二类型的第二源区沿第二方向的侧部。

6、可选的，多个所述第一源区包括第一类型的第一源区和第二类型的第一源区，且多个所述第二源区包括第一类型的第二源区和第二类型的第二源区；其中，第二类型的第一源区和第二类型的第二源区间隔，或者，第二类型的第二源区与第二类型的第一源区接触；或者，一部分的第二类型的第一源区和一部分的第二类型的第二源区接触，另一部分的第二类型的第一源区和另一部分的第二类型的第二源区接触间隔。

7、可选的，掺杂区沿与第一方向垂直的方向环绕第一源区；其中，沟道区位于掺杂区沿与第一方向垂直的方向背离第一源区的一侧。

8、可选的，阱区沿第一方向在半导体衬底层的投影图形包括多边形。

9、可选的，半导体功率器件还包括第二源区，第二源区位于第一源区沿与第一方向垂直方向侧部的阱区中，第二源区的掺杂类型与第一源区的掺杂类型相反，第二源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度；其中，在阱区中，第一源区和第二源区的整体被掺杂区沿与第一方向垂直的方向环绕。

10、可选的，对于掺杂区环绕的第一源区和第二源区的整体，第一源区和第二源区的整体沿第一方向在半导体衬底层具有第一投影图形，阱区沿第一方向在半导体衬底层具有第二投影图形；其中，第一投影图形与第二投影图形为相似图形。

11、可选的，半导体功率器件还包括第三源区，第三源区位于第一源区沿第一方向朝向半导体衬底层一侧的阱区中、且与第一源区接触，第三源区的掺杂类型和第二源区的掺杂类型相同，第三源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度。

12、可选的，第三源区包括：第一部分和第二部分，第二部分沿第一方向的尺寸大于第一部分沿第一方向的尺寸；其中，第一源区的位于第一部分沿第一方向一侧的部分沿第一方向具有第一尺寸，第一源区的位于第二部分沿第一方向一侧的部分沿第一方向具有第二尺寸；其中，第一尺寸大于第二尺寸。

13、本申请还提供一种半导体功率器件的制备方法，包括：在半导体衬底层沿第一方向的一侧形成漂移层；在漂移层中形成阱区；在部分阱区中形成掺杂区和第一源区，掺杂区的掺杂类型和第一源区的掺杂类型均和漂移层的掺杂类型相同，且掺杂区的掺杂浓度小于第一源区的掺杂浓度；其中，阱区包括沟道区；掺杂区沿与第一方向垂直的方向位于沟道区和至少部分第一源区之间。

14、可选的，在部分阱区中形成掺杂区和第一源区，包括：在部分阱区中形成初始掺杂区；在部分初始掺杂区中形成第一源区，其中，初始掺杂区的位于第一源区和沟道区之间的部分形成掺杂区。

15、可选的，还包括：在漂移层背离半导体衬底层的一侧形成第一掩膜层，第一掩膜层中具有第一掩膜口；在第一掩膜口的侧壁形成侧墙；其中，在漂移层中形成阱区，包括：在形成侧墙之前，以第一掩膜层为掩膜，经由第一掩膜口在漂移层中形成阱区；其中，在部分阱区中形成初始掺杂区，包括：以第一掩膜层和侧墙为掩膜，经由第一掩膜口在部分阱区中形成初始掺杂区；其中，沟道区位于侧墙沿第一方向的一侧。

16、可选的，在部分阱区中形成第一源区包括：在部分阱区中形成沿第二方向间隔排布的多个第一源区；其中，掺杂区沿第三方向位于沟道区和至少部分第一源区之间；第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

17、可选的，半导体功率器件的制备方法还包括：形成第二源区，第二源区位于沿第二方向相邻第一源区之间的阱区中，第二源区的掺杂类型与第一源区的掺杂类型相反，第二源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度；其中，掺杂区还沿第三方向位于沟道区和至少部分第二源区之间。

18、可选的，掺杂区沿与第一方向垂直的方向环绕第一源区；其中，沟道区位于掺杂区沿与第一方向垂直的方向背离第一源区的一侧。

19、可选的，半导体功率器件的制备方法还包括：形成第二源区，第二源区位于第一源区沿与第一方向垂直方向侧部的阱区中，第二源区的掺杂类型与第一源区的掺杂类型相反，第二源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度；其中，在阱区中，第一源区和第二源区的整体被掺杂区沿与第一方向垂直的方向环绕。

20、可选的，半导体功率器件的制备方法还包括：形成第三源区，第三源区位于第一源区沿第一方向朝向半导体衬底层一侧的阱区中、且与第一源区接触，第三源区的掺杂类型和第二源区的掺杂类型相同，第三源区的掺杂浓度大于阱区的掺杂浓度。

21、本申请提供的半导体功率器件及其制备方法，通过在沟道区和至少部分第一源区之间设置掺杂区，且掺杂区的掺杂类型与第一源区及漂移层的掺杂类型相同，掺杂区的掺杂浓度小于第一源区的掺杂浓度，使第一源区的位置和形貌不再受沟道区形成工艺的严格限制，有利于缩小元胞宽度、降低比电阻；同时，可降低形成第一源区时对晶格造成的损伤，提高半导体功率器件的性能和工艺稳定性。

1.一种半导体功率器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，多个所述第一源区沿第二方向间隔排布；所述掺杂区沿第三方向位于所述沟道区和至少部分所述第一源区之间；

3.根据权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，所述阱区沿所述第二方向延伸，所述阱区沿所述第二方向的尺寸大于所述阱区沿第三方向的尺寸；其中，所述掺杂区沿所述第二方向延伸，所述掺杂区沿所述第二方向的尺寸大于所述掺杂区沿所述第三方向的尺寸。

4.根据权利要求2所述的半导体功率器件，其特征在于，所述半导体功率器件还包括：

5.根据权利要求4所述的半导体功率器件，其特征在于，多个所述第一源区包括第一类型的第一源区和第二类型的第一源区，第二类型的第一源区沿所述第三方向的长度大于第一类型的第一源区沿所述第三方向的长度；其中，所述掺杂区沿所述第三方向位于第一类型的第一源区和所述沟道区之间、以及第二类型的第一源区沿所述第二方向的侧部；

6.根据权利要求5所述的半导体功率器件，其特征在于，多个所述第一源区包括第一类型的第一源区和第二类型的第一源区，且多个所述第二源区包括第一类型的第二源区和第二类型的第二源区；

7.根据权利要求1所述的半导体功率器件，其特征在于，所述掺杂区沿与所述第一方向垂直的方向环绕所述第一源区；其中，所述沟道区位于所述掺杂区沿与所述第一方向垂直的方向背离所述第一源区的一侧。

8.根据权利要求7所述的半导体功率器件，其特征在于，所述阱区沿所述第一方向在所述半导体衬底层的投影图形包括多边形。

9.根据权利要求7所述的半导体功率器件，其特征在于，所述半导体功率器件还包括：

10.根据权利要求9所述的半导体功率器件，其特征在于，对于所述掺杂区环绕的所述第一源区和所述第二源区的整体，所述第一源区和所述第二源区的整体沿所述第一方向在所述半导体衬底层具有第一投影图形，所述阱区沿所述第一方向在所述半导体衬底层具有第二投影图形；其中，所述第一投影图形与所述第二投影图形为相似图形。

11.根据权利要求4或9所述的半导体功率器件，其特征在于，所述半导体功率器件还包括：

12.根据权利要求11所述的半导体功率器件，其特征在于，所述第三源区包括：第一部分和第二部分，所述第二部分沿所述第一方向的尺寸大于所述第一部分沿所述第一方向的尺寸；

13.一种半导体功率器件的制备方法，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，在部分所述阱区中形成所述掺杂区和所述第一源区，包括：

15.根据权利要求14所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，还包括：

16.根据权利要求13所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，

17.根据权利要求16所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述半导体功率器件的制备方法还包括：

18.根据权利要求13所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述掺杂区沿与所述第一方向垂直的方向环绕所述第一源区；其中，所述沟道区位于所述掺杂区沿与所述第一方向垂直的方向背离所述第一源区的一侧。

19.根据权利要求18所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述半导体功率器件的制备方法还包括：

20.根据权利要求17或19所述的半导体功率器件的制备方法，其特征在于，所述半导体功率器件的制备方法还包括：