一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置，在半導體裝置接一定的反向偏壓時，因化學配比失配絕緣材料本身及其其表面與漂移層半導體材料產生電荷補償，使得化學配比失配絕緣材料之間半導體材料的耗盡層快速交疊，從而提高器件的反向擊穿電壓，從而改善了傳統(tǒng)半導體器件導通電阻與反向阻斷特性之間的矛盾。本發(fā)明還提供了一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置的制備方法。
【專利說明】一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置，本發(fā)明還涉及一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置的制備方法。本發(fā)明的半導體裝置是制造半導體功率器件的基本結構。
【背景技術】
[0002]功率半導體器件被大量使用在電源管理和電源應用上，功率半導體器件中最基本的結構為半導體結，半導體結包括了 PN結和肖特基勢壘結；降低高壓功率半導體結的導通電阻是功率半導體器件發(fā)展的重要趨勢。
[0003]傳統(tǒng)的高壓半導體器件，其導通電阻隨器件反向阻斷電壓的升高成指數(shù)快速上升，使得器件具有較高的正向導通壓降，為了解決此問題，人們提出過超結、界面電荷補償?shù)冉Y構實現(xiàn)降低高壓半導體器件的導通電阻。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明主要針對高壓半導體器件導通電阻隨反向阻斷電壓快速升高的問題而提出，提供一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置及其制備方法。
[0005]一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置，其特征在于:包括:半導體結，為半導體材料構成的PN結或肖特基勢壘結；化學配比失配絕緣材料，為化合物絕緣材料，其化合物元素配比為非飽和狀態(tài)，位于半導體結的漂移層中，并且所述的化學配比失配絕緣材料與漂移層半導體材料交替排列。
[0006]一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:在襯底層表面形成第一導電半導體材料層，然后表面形成一種絕緣材料；進行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣材料，然后刻蝕去除部分裸露半導體材料形成溝槽；在溝槽內形成化學配比失配絕緣材料，然后進行反刻蝕；腐蝕去除表面絕緣材料，淀積勢壘金屬燒結形成肖特基勢壘結，或者注入第二導電類型雜質退火形成PN結。
[0007]半導體裝置接一定的反向偏壓時，因化學配比失配絕緣材料本身及其其表面與漂移層半導體材料產生電荷補償，使得化學配比失配絕緣材料之間半導體材料的耗盡層快速交疊，從而提高器件的反向擊穿電壓，從而改善了傳統(tǒng)半導體器件導通電阻與反向阻斷特性之間的矛盾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置剖面示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置剖面示意圖；[0010]圖3為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置剖面示意圖；
[0011]圖4為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置剖面示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)腗OS半導體裝置剖面示意圖；
[0013]圖6為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)腗OS半導體裝置剖面示意圖。
[0014]其中，
[0015]1、襯底層；
[0016]2、二氧化硅；
[0017]3、第一導電半導體材料；
[0018]4、氧化硅(SiO);
[0019]5、多晶半導體材料；
[0020]6、肖特基勢壘結；
[0021]7、漂移層；
[0022]8、體區(qū)；
[0023]9、源區(qū)。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]圖1為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置的剖面圖，下面結合圖1詳細說明本發(fā)明的半導體裝置。
[0026]一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置，包括:襯底層1，為N導電類型半導體娃材料，磷原子的摻雜濃度為1E19/CM3 ;第一導電半導體材料3,位于襯底層I之上，為N傳導類型的半導體硅材料，磷原子的摻雜濃度為1E16/CM3 ;氧化硅(SiO) 4，為硅和氧的化合物，位于第一導電半導體材料3中；肖特基勢壘結6，位于第一導電半導體材料3的表面。
[0027]其制作工藝包括如下步驟:
[0028]第一步，在襯底層I表面形成第一導電半導體材料層3，然后表面熱氧化，形成二氧化硅；
[0029]第二步，進行光刻腐蝕工藝，半導體材料表面去除部分二氧化硅，然后刻蝕去除部分裸露半導體硅材料形成溝槽；
[0030]第三步，在溝槽內淀積形成氧化硅(SiO) 4，反刻蝕摻氧多晶硅4 ；
[0031]第四步，腐蝕表面二氧化硅，淀積勢壘金屬，燒結形成肖特基勢壘結6，如圖1所
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[0032]圖2為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置的剖面圖，是在圖1基礎上,在氧化硅(Si0)4上表面引入二氧化硅2，作為氧化硅(Si0)4與器件表面電極金屬的隔離。[0033]圖3為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置的剖面圖，是在圖1基礎上，將氧化硅(Si0)4設置在溝槽內壁表面，在溝槽內引入二氧化硅2，作為氧化硅(SiO) 4與器件表面電極金屬的隔離。
[0034]圖4為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)男ぬ鼗Y裝置的剖面圖，是在圖3基礎上，在溝槽上部引入MOS結構。
[0035]實施例2
[0036]圖5示出了本發(fā)明一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)腗OS半導體裝置的示意性剖面圖，下面結合圖5詳細說明通過本發(fā)明的半導體裝置制造功率MOSFET器件。
[0037]—種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)腗OS半導體裝置包括:襯底層1，為N導電類型半導體硅材料，磷原子摻雜濃度為lE19cm_3 ;漂移層7，位于襯底層I之上，為N傳導類型的半導體硅材料，磷原子摻雜濃度為lE16cm_3，厚度為38um ;體區(qū)8，位于漂移層7之上，為P傳導類型的半導體材料，體區(qū)8的表面具有硼原子重摻雜接觸區(qū)，體區(qū)8厚度為4um ；源區(qū)9，臨靠溝槽和體區(qū)8，為磷原子重摻雜N傳導類型的半導體材料，源區(qū)9厚度為1.5um ；二氧化硅2，為硅材料的氧化物，位于溝槽側壁；氧化硅(SiO) 4，為硅和氧的化合物，位于溝槽下部；多晶半導體材料5，位于溝槽上部為器件引入柵極。
[0038]本實施例的工藝制造流程如下:
[0039]第一步，在襯底層I上通過外延生產形成漂移層7 ；
[0040]第二步，在表面熱氧化形成氧化層，在待形成溝槽區(qū)域表面去除氧化層；
[0041]第三步，進行硼擴散，形成體區(qū)8，然后進行磷擴散，形成源區(qū)9 ；
[0042]第四步，進行干法刻蝕，去除半導體材料，形成溝槽；
[0043]第五步，在溝槽內淀積形成氧化硅(SiO) 4 ；
[0044]第六步，干法刻蝕，去除部分氧化硅(SiO) 4，在溝槽內熱氧化形成二氧化硅2，在溝槽內淀積形成多晶半導體材料5，進行多晶半導體材料5反刻蝕；
[0045]第七步，在器件表面形成鈍化層，然后去除器件表面部分鈍化層，如圖5所示。
[0046]然后在此基礎上，淀積金屬鋁，然后反刻鋁，為器件引出源極和柵極。通過背面金屬化工藝為器件引出漏極。
[0047]圖6為本發(fā)明的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)腗OS半導體裝置剖面示意圖，是在圖5基礎上，將氧化硅(SiO) 4設置在內壁表面，然后使用二氧化硅2填充溝槽。
[0048]通過上述實例闡述了本發(fā)明，同時也可以采用其它實例實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明不局限于上述具體實例，因此本發(fā)明由所附權利要求范圍限定。
【權利要求】
1.一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置，其特征在于:包括: 半導體結，為半導體材料構成的PN結或肖特基勢壘結； 化學配比失配絕緣材料，為化合物絕緣材料，其化合物元素配比為非飽和狀態(tài)，位于半導體結的漂移層中，并且所述的化學配比失配絕緣材料與漂移層半導體材料交替排列。
2.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的肖特基勢壘結為半導體材料與金屬形成的勢壘結。
3.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的化合物絕緣材料可以為氧化物或氮化物。
4.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的絕緣材料化學配比失配為元素配比為非飽和狀態(tài)，即不能滿足絕緣材料中原子最外層電子數(shù)量為8個。
5.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的化學配比失配絕緣材料可以與半導體結相連。
6.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的化學配比失配絕緣材料可以不與半導體結相連，浮空在半導體結的漂移層中。
7.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的化學配比失配絕緣材料與漂移層半導體材料交替排列結構中可以引入第二種絕緣材料、不同導電類型的半導體材料或者不同類型的半導體材料。
8.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的化學配比失配絕緣材料可以俘獲或者釋放載流子，與漂移層半導體材料形成電荷補償。
9.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述的半導體結裝置可以應用于垂直結構或者平面結構的半導體器件。
10.如權利要求1所述的一種化學配比失配絕緣材料電荷補償?shù)陌雽w結裝置的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)在襯底層表面形成第一導電半導體材料層，然后表面形成一種絕緣材料； 2)進行光刻腐蝕工藝去除表面部分絕緣材料,然后刻蝕去除部分裸露半導體材料形成溝槽； 3)在溝槽內形成化學配比失配絕緣材料，然后進行反刻蝕； 4)腐蝕去除表面絕緣材料，淀積勢壘金屬燒結形成肖特基勢壘結，或者注入第二導電類型雜質退火形成PN結。
【文檔編號】H01L21/04GK103943667SQ201310019213
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月17日 優(yōu)先權日:2013年1月17日
【發(fā)明者】朱江 申請人:朱江