本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其是涉及一種半導(dǎo)體裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法。

背景技術(shù)：

1、rc-igbt(逆導(dǎo)型絕緣柵型雙極晶體管reverse?conducting-insulated?gatebipolar?transistor)是指在單個芯片上集成了igbt(絕緣柵型雙極晶體管insulatedgate?bipolar?transistor)和frd(快恢復(fù)二極管fast?recovery?diode)。一般而言，行業(yè)中通常將igbt和frd通過集總式或分布式的方法，集成在芯片的元胞區(qū)，二者共用終端，從而實(shí)現(xiàn)了集成度較高的rc-igbt，無需再通過封裝將igbt和frd兩個分立器件連接起來。

2、在相關(guān)技術(shù)中，rc-igbt的結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理，雖然具有尺寸縮減優(yōu)勢，以及一些性能優(yōu)勢，例如高功率密度、高可靠性，但是rc-igbt在正向?qū)〞r存在電壓回折(voltagesnapback)現(xiàn)象，即從mosfet模式向igbt模式切換導(dǎo)致的負(fù)阻現(xiàn)象，導(dǎo)致工作不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置可以避免出現(xiàn)電壓回折現(xiàn)象，穩(wěn)定性更佳。

2、本發(fā)明的另一個目的在于提出一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，包括：基體，所述基體具有第一主面及與第一主面相反側(cè)的第二主面，所述第一主面和所述第二主面在第一方向上間隔設(shè)置；第一導(dǎo)電類型的漂移層，所述漂移層設(shè)置于所述基體且位于第一主面和第二主面之間；第二導(dǎo)電類型的阱層，所述阱層設(shè)置于所述漂移層朝向所述第一主面的一側(cè)，所述阱層的上表面構(gòu)成所述第一主面的一部分；溝槽，所述溝槽的深度方向從所述第一主面沿第一方向?qū)⑺鲒鍖迂灤┒竭_(dá)所述漂移層，所述溝槽的長度方向在所述半導(dǎo)體裝置的第二方向上延伸，所述溝槽為多個，多個所述溝槽在所述半導(dǎo)體裝置的第三方向上間隔設(shè)置，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；第二導(dǎo)電類型的集電極層，所述半導(dǎo)體裝置具有快恢復(fù)二極管區(qū)域和絕緣柵雙極晶體管區(qū)域，所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域環(huán)繞設(shè)置于所述快恢復(fù)二極管區(qū)域的外側(cè)，所述集電極層設(shè)置于所述第二主面且與所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域均相對應(yīng)；第一導(dǎo)電類型的陰極層，所述陰極層設(shè)置于所述第二主面且與所述快恢復(fù)二極管區(qū)域相對應(yīng)，所述阱層包括多個子阱層，所述子阱層位于相鄰兩個所述溝槽之間，設(shè)定所述快恢復(fù)二極管區(qū)域中的多個所述子阱層中最鄰近所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的一個為邊界子阱層，相較于所述邊界子阱層，所述快恢復(fù)二極管區(qū)域中的多個所述子阱層中遠(yuǎn)離所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的為非邊界子阱層，所述邊界子阱層的深度從所述第一主面沿第一方向向所述陰極層延伸設(shè)置，所述邊界子阱層的深度大于所述非邊界子阱層的深度且大于所述溝槽的深度。

4、由此，通過將邊界子阱層的深度從第一主面沿第一方向向陰極層延伸設(shè)置，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度，這樣不僅可以使邊界子阱層對橫向流動的電子起到阻擋作用，避免出現(xiàn)電壓回折現(xiàn)象，而且可以增強(qiáng)快恢復(fù)二極管區(qū)域的耐壓，可以有利于快恢復(fù)二極管區(qū)域工作在開關(guān)速度快、浪涌電流大的場景。

5、在本發(fā)明的一些示例中，所述邊界子阱層從所述第一主面沿第一方向延伸至所述陰極層且與所述陰極層相接觸。

6、在本發(fā)明的一些示例中，所述漂移層的深度為d1，所述邊界子阱層的深度為d2，d1和d2滿足關(guān)系式：1/2＜d2/d1≤1。

7、在本發(fā)明的一些示例中，所述半導(dǎo)體裝置還包括：第一導(dǎo)電類型的場截止層，所述場截止層位于所述集電極層和所述漂移層之間，所述陰極層第一方向鄰近所述漂移層設(shè)置。

8、在本發(fā)明的一些示例中，所述邊界子阱層中更加鄰近所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的至少部分的深度從所述第一主面沿第一方向延伸至所述陰極層。

9、在本發(fā)明的一些示例中，所述邊界子阱層在第三方向上的寬度為d3，所述邊界子阱層中朝向所述陰極層延伸的部分在第三方向上的寬度為d4，d3和d4滿足關(guān)系式：1/3≤d4/d3≤1。

10、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法用于制造以上所述的半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下步驟：制備基體，在所述基體內(nèi)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成漂移層；在所述基體中刻蝕溝槽，并在所述基體和所述溝槽的表面生長氧化絕緣層；在所述氧化絕緣層表面沉積多晶硅；對所述多晶硅進(jìn)行刻蝕；在所述基體注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層，多個子阱層包括但不限于邊界子阱層和非邊界子阱層，并在所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)，其中，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度。

11、在本發(fā)明的一些示例中，所述在所述基體注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層，多個子阱層包括但不限于邊界子阱層和非邊界子阱層，并在所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)，其中，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度的步驟可以包括：在相鄰兩個所述溝槽之間注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層；對最鄰近所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的兩個溝槽之間深注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成邊界子阱層；在所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)。

12、在本發(fā)明的一些示例中，所述在所述基體注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層，多個子阱層包括但不限于邊界子阱層和非邊界子阱層，并在所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)，其中，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度的步驟之后，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：在所述氧化絕緣層和所述多晶硅的表面沉積層間絕緣膜，并在所述層間絕緣膜和所述氧化絕緣層表面刻蝕接觸孔；在所述層間絕緣膜上表面和所述接觸孔處設(shè)置發(fā)射極金屬層。

13、在本發(fā)明的一些示例中，所述在所述層間絕緣膜上表面和所述接觸孔處設(shè)置發(fā)射極金屬層的步驟之后，所述半導(dǎo)體裝置的制造方法還包括：在漂移層朝向第二主面的一側(cè)依次注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑和第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成場截止層和集電極層；在集電極層中注入形成第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成陰極層；在第二主面上沉積集電極金屬層。

14、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述邊界子阱層從所述第一主面沿第一方向延伸至所述陰極層且與所述陰極層相接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述漂移層的深度為d1，所述邊界子阱層的深度為d2，d1和d2滿足關(guān)系式：1/2＜d2/d1≤1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還包括：第一導(dǎo)電類型的場截止層，所述場截止層位于所述集電極層和所述漂移層之間，所述陰極層第一方向鄰近所述漂移層設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述邊界子阱層中更加鄰近所述絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的至少部分的深度從所述第一主面沿第一方向延伸至所述陰極層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述邊界子阱層在第三方向上的寬度為d3，所述邊界子阱層中朝向所述陰極層延伸的部分在第三方向上的寬度為d4，d3和d4滿足關(guān)系式：1/3≤d4/d3≤1。

7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，適于制造權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述在所述基體注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層，多個子阱層包括但不限于邊界子阱層和非邊界子阱層，并在所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)，其中，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度的步驟可以包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述在所述基體注入第二導(dǎo)電類型摻雜劑，形成多個子阱層，多個子阱層包括但不限于邊界子阱層和非邊界子阱層，并在所述子阱層對應(yīng)所述溝槽的兩側(cè)注入第一導(dǎo)電類型摻雜劑，形成源區(qū)，其中，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度的步驟之后，還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述在所述層間絕緣膜上表面和所述接觸孔處設(shè)置發(fā)射極金屬層的步驟之后，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法，半導(dǎo)體裝置包括：基體；漂移層；阱層；溝槽；集電極層；陰極層，阱層包括多個子阱層，設(shè)定快恢復(fù)二極管區(qū)域中的多個子阱層中最鄰近絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的一個為邊界子阱層，相較于邊界子阱層，快恢復(fù)二極管區(qū)域中的多個子阱層中遠(yuǎn)離絕緣柵雙極晶體管區(qū)域的為非邊界子阱層，邊界子阱層的深度從第一主面沿第一方向向陰極層延伸設(shè)置，邊界子阱層的深度大于非邊界子阱層的深度且大于溝槽的深度。由此，不僅可以使邊界子阱層對橫向流動的電子起到阻擋作用，避免出現(xiàn)電壓回折現(xiàn)象，而且可以增強(qiáng)快恢復(fù)二極管區(qū)域的耐壓，可以有利于快恢復(fù)二極管區(qū)域工作在開關(guān)速度快、浪涌電流大的場景。

技術(shù)研發(fā)人員：史世平,陳道坤,儲金星,楊晶杰,何濠啟,鄒蘋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海信家電集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19