半导体结构及其制备方法与流程

摘要: 本申请涉及集成电路,特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。背景技术:1、随着现代电子技术的不断发展,对半导体材料提出了更高的要求,尤其是在高压、高频、高功率、高...
半导体结构及其制备方法与流程

本申请涉及集成电路,特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术:

1、随着现代电子技术的不断发展,对半导体材料提出了更高的要求,尤其是在高压、高频、高功率、高温以及抗辐射等领域。碳化硅(sic)具有宽禁带、高临界击穿场强、高饱和电子迁移率、高熔点和高热导率等优势,能够满足高性能功率电子器件的需求。

2、随着半导体技术的发展,小尺寸、大功率、高性能成为了主要的发展趋势,器件物理尺寸的不断微缩,推动其元胞的设计节距持续减小,平面型元胞尺寸已接近工艺极限,沟槽型元胞设计则存在可靠性,高温导通电阻较高等方面的问题。

技术实现思路

1、基于此,有必要针对现有技术中的技术问题,提供一种半导体结构及其制备方法,至少能够显著加密沟道的同时,微缩元胞节距。

2、第一方面,本申请提供了一种半导体结构,包括:

3、阱区组,经由衬底的第一表面向内延伸,包括沿第一方向间隔设置,沿第二方向延伸的第一阱区,以及沿第二方向间隔设置,连接相邻第一阱区的第二阱区;其中,第一阱区、第二阱区内包括基区,以及顶面在基区顶面内的源区;

4、掺杂区,位于第二阱区内,经由第一表面贯穿源区,并向衬底内延伸,用于形成欧姆接触;

5、复合栅,沿朝向衬底的方向贯穿第一阱区,包括:位于相邻掺杂区之间的第一栅极,以及与相邻第一栅极相连的第二栅极;第二栅极包括覆盖第一阱区的顶面的延伸部;延伸部包括导电材料;

6、第一方向、第二方向平行于第一表面,且相互垂直。

7、在一些实施例中,半导体结构还包括:

8、第一介质层,位于复合栅内,靠近源区的一侧;

9、第二介质层,位于相邻基区之间的第一表面上,与延伸部相接触;

10、其中,第一介质层的顶面位于复合栅的顶面与第一表面之间,底面与源区的底面齐平;位于第二栅极内的第一介质层覆盖源区的顶面。

11、在一些实施例中,半导体结构还包括:

12、jfet区,经由第一表面向衬底内延伸,底面与所述基区齐平;

13、第三介质层,覆盖复合栅的外表面;

14、屏蔽区,位于复合栅底面,顶面位于复合栅的底面以内;

15、正面金属层,位于第三介质层上,包括朝向衬底延伸至与掺杂区接触的第一插塞;第一插塞与掺杂区、衬底形成pin结构。

16、在一些实施例中,延伸部位于第一介质层外表面上,并沿第一方向延伸至相邻的延伸部相接触。

17、在一些实施例中,正面金属层还包括:

18、第二插塞,第二插塞沿第二方向与第一插塞交替排列,并沿朝向衬底的方向贯穿第二介质层,使得底面与第一表面形成肖特基接触。

19、在一些实施例中,复合栅包括:

20、栅氧层,位于栅沟槽内表面上,并沿第一方向延伸至与第一介质层、延伸部及第二介质层的底面相接触;

21、栅导电层,包括填充于栅沟槽内,顶面高于第一表面的嵌入部和延伸部;

22、第一介质层位于栅导电层内。

23、第二方面,本申请提供一种半导体结构的制备方法,包括:提供衬底;

24、形成经由衬底的第一表面向内延伸的阱区组;阱区组包括沿第一方向间隔设置,沿第二方向延伸的第一阱区,以及沿第二方向间隔设置,连接相邻第一阱区的第二阱区;其中,第一阱区、第二阱区内包括基区,以及顶面在基区顶面内的源区;

25、形成位于第二阱区内的掺杂区,使得掺杂区经由第一表面贯穿源区,并向衬底内延伸,用于形成欧姆接触;

26、形成沿朝向衬底的方向贯穿第一阱区的复合栅;复合栅包括:位于相邻掺杂区之间的第一栅极,以及与相邻第一栅极相连的第二栅极;第二栅极包括覆盖第一阱区的顶面的延伸部;延伸部包括导电材料;

27、第一方向、第二方向平行于第一表面,且相互垂直。

28、在一些实施例中,制备方法还包括:

29、在相同工艺步骤中,同期形成位于复合栅内,靠近源区一侧的第一介质层,以及位于相邻基区之间的第一表面上,与延伸部相接触的第二介质层;

30、其中,第一介质层的顶面位于复合栅的顶面与第一表面之间,底面与源区的底面齐平;位于第二栅极内的第一介质层覆盖源区的顶面。

31、在一些实施例中,形成第一介质层、第二介质层包括:

32、刻蚀衬底,形成沿第一方向间隔设置、沿第二方向延伸的栅沟槽;

33、形成覆盖栅沟槽内表面、第一表面的栅氧层后,形成填满栅沟槽的第一导电层;

34、回刻第一导电层,使其顶面与源区的底面齐平;

35、于靠近源区的第一导电层顶面上形成第一介质层,于相邻基区之间的第一表面上形成第二介质层。

36、在一些实施例中,制备方法还包括:

37、形成覆盖第一介质层、第二介质层的第二导电层,覆盖第二导电层的第三介质层;

38、于掺杂区上方,形成沿朝向衬底方向延伸至衬底相接触的通孔;

39、形成填满通孔,以及覆盖第三介质层顶面的金属层。

40、在一些实施例中,通孔沿第一方向间隔设置,沿第二方向延伸。

41、在一些实施例中,通孔沿第一方向间隔设置。

42、本申请实施例可以/至少具有以下意想不到的技术效果:

43、在本申请提供的半导体结构中,第一阱区沿第一方向间隔设置,沿第二方向延伸,第二阱区位于相邻第一阱区之间,使得阱区组形成“井”字形排列。在第一栅极嵌入衬底内,构成栅沟槽,第二栅极包括位于第一表面的延伸部,构成平面栅。基于上述结构,半导体结构在工作时,电子能够在沿第一栅极两侧的阱区组、衬底流动,在第二栅极的延伸部下方沿“井”字形网格中的阱区组横向流动,并向下穿过衬底完成电流通路,实现三组路径并行导通。

44、另外,掺杂区能够形成良好的欧姆接触,能够在不增加元胞节距的情况下,有效提升沟道密度的同时,改善半导体结构的极限性能。

1.一种半导体结构,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,还包括:

3.根据权利要求2所述的半导体结构,其特征在于,还包括:

4.根据权利要求2所述的半导体结构,其特征在于,所述延伸部位于所述第一介质层外表面上,并沿所述第一方向延伸至相邻的所述延伸部相接触。

5.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于,所述正面金属层还包括:

6.根据权利要求2-5中任一项所述的半导体结构,其特征在于,所述复合栅包括:

7.一种半导体结构的制备方法,其特征在于,包括:提供衬底;

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,还包括:

9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,形成所述第一介质层、所述第二介质层包括:

10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,还包括:

11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述通孔沿所述第一方向间隔设置,沿所述第二方向延伸;或