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半導體器件及制造方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛與流程

文檔序號:42326800發(fā)布日期:2025-07-01 19:46閱讀:14來源:國知局

本發(fā)明涉及半導體,尤其涉及一種半導體器件及制造方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛。


背景技術:

1、碳化硅(sic)以及氮化鎵(gan)等寬禁帶半導體材料,因其優(yōu)異的高溫性能、化學穩(wěn)定性和電子特性而廣泛應用于電力電子、汽車、航空航天等領域。

2、現(xiàn)有技術中金屬氧化物半導體場效應晶體管(metal-oxide-semiconductorfield-effect?transistor,mosfet)的柵極溝槽的底部易被擊穿。


技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種半導體器件及制造方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛,以避免柵極溝槽的底部被擊穿,提高抗擊穿能力和半導體器件的遷移率。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種半導體器件,半導體器件包括:

3、半導體本體,包括相對設置的第一表面和第二表面;半導體本體還包括阱區(qū)、第一區(qū)域、第二區(qū)域和埋層區(qū),第一區(qū)域設置為第一導電類型且位于第一表面,阱區(qū)設置為第二導電類型且位于第一區(qū)域遠離第一表面的一側,埋層區(qū)設置為第二導電類型位于阱區(qū)遠離第一表面的一側,第二區(qū)域設置為第二導電類型由第一表面貫穿第一區(qū)域和阱區(qū)與埋層區(qū)接觸;第一表面設置有柵極溝槽,且柵極溝槽由第一表面延伸至半導體本體中;半導體本體還包括第一絕緣層,第一絕緣層位于柵極溝槽的底面和側面;阱區(qū)靠近第一絕緣層表面的晶向?qū)臏系肋w移率大于(0001)晶面對應的溝道遷移率;

4、溝槽柵極,位于柵極溝槽內(nèi)第一絕緣層遠離半導體本體的一側;在第一方向,埋層區(qū)和第二表面的垂直距離小于溝槽柵極的底部和第二表面的垂直距離;第一表面指向第二表面的方向為第一方向;

5、漏極,位于第二表面;

6、源極,位于第一表面,且與第一區(qū)域和第二區(qū)域接觸。

7、進一步的,第二區(qū)域在第二方向的尺寸小于埋層區(qū)在第二方向的尺寸,第二方向和第一方向垂直設置;

8、第二區(qū)域的摻雜濃度大于阱區(qū)的摻雜濃度,埋層區(qū)的摻雜濃度大于阱區(qū)的摻雜濃度。

9、進一步的,半導體本體包括第一外延層、第二外延層和第三外延層;第一外延層、第二外延層和第三外延層的導電類型均為第一導電類型;

10、第二外延層位于第一外延層遠離第二表面的一側;

11、第三外延層位于第二外延層遠離第二表面的一側;

12、埋層區(qū)位于第二外延層,阱區(qū)和第一區(qū)域位于第三外延層,第二區(qū)域由第一表面貫穿第一區(qū)域、阱區(qū)和部分第三外延層與埋層區(qū)接觸;

13、第二外延層的摻雜濃度大于第一外延層的摻雜濃度。

14、進一步的,第三外延層的摻雜濃度大于或等于第二外延層的摻雜濃度。

15、進一步的,阱區(qū)靠近第一絕緣層的表面包括晶面或者晶面。

16、進一步的,半導體本體包括碳化硅半導體本體或者氮化鎵半導體本體。

17、根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種半導體器件的制作方法,半導體器件的制作方法包括:

18、提供半導體本體,半導體本體包括相對設置的第一表面和第二表面;半導體本體還包括阱區(qū)、第一區(qū)域、第二區(qū)域和埋層區(qū),第一區(qū)域設置為第一導電類型且位于第一表面,阱區(qū)設置為第二導電類型且位于第一區(qū)域遠離第一表面的一側,埋層區(qū)設置為第二導電類型位于阱區(qū)遠離第一表面的一側,第二區(qū)域設置為第二導電類型由第一表面貫穿第一區(qū)域、阱區(qū)和部分半導體本體與埋層區(qū)接觸;第一表面設置有柵極溝槽,且柵極溝槽由第一表面延伸至半導體本體中;半導體本體還包括第一絕緣層,第一絕緣層位于柵極溝槽的底面和側面;阱區(qū)靠近第一絕緣層表面的晶向?qū)臏系肋w移率大于(0001)晶面對應的溝道遷移率;

19、在柵極溝槽內(nèi)第一絕緣層遠離半導體本體的一側形成溝槽柵極;在第一方向,埋層區(qū)和第二表面的垂直距離小于溝槽柵極的底部和第二表面的垂直距離;第一表面指向第二表面的方向為第一方向;

20、在第二表面形成漏極;

21、在與第一區(qū)域和第二區(qū)域接觸的第一表面形成源極。

22、進一步的,提供半導體本體包括:

23、形成第一外延層;

24、在第一外延層遠離第二表面的一側形成第二外延層;第二外延層的摻雜濃度大于第一外延層的摻雜濃度;

25、在第二外延層遠離第一外延層的一側形成埋層區(qū);其中,埋層區(qū)位于第二外延層內(nèi);

26、在第二外延層遠離第二表面的一側形成第三外延層;

27、在第三外延層形成阱區(qū);

28、在第一表面形成柵極溝槽,柵極溝槽由第一表面延伸至半導體本體中;

29、在第三外延層形成第一區(qū)域;

30、形成第二區(qū)域,第二區(qū)域由第一表面貫穿第一區(qū)域、阱區(qū)和部分第二外延層與埋層區(qū)接觸。

31、進一步的,提供半導體本體包括:

32、在半導體本體內(nèi)形成阱區(qū);在第一表面形成柵極溝槽,阱區(qū)中位于柵極溝槽的側壁的表面包括晶面或者晶面。

33、進一步的,提供半導體本體包括:

34、提供包括碳化硅半導體本體或者氮化鎵半導體本體的半導體本體。

35、根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種功率模塊,該功率模塊包括基板與至少一個上述的半導體器件,基板用于承載半導體器件。

36、根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種功率轉(zhuǎn)換電路,功率轉(zhuǎn)換電路用于電流轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、功率因數(shù)校正中的一個或多個;

37、功率轉(zhuǎn)換電路包括電路板以及至少一個上述的半導體器件,半導體器件與電路板電連接。

38、根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種車輛,該車輛包括負載以及上述的功率轉(zhuǎn)換電路,功率轉(zhuǎn)換電路用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電、將交流電轉(zhuǎn)換為交流電、將直流電轉(zhuǎn)換為直流電或者將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后,輸入到負載。

39、本發(fā)明實施例的技術方案,在阱區(qū)遠離第一表面的一側設置了與阱區(qū)導電類型相同的埋層區(qū),且在第一方向,埋層區(qū)和第二表面的垂直距離小于溝槽柵極的底部和第二表面的垂直距離,使得本發(fā)明實施例提供的半導體器件,在反向偏置狀態(tài)下,利用埋層區(qū)和第一導電類型的半導體本體形成耗盡層,改善了柵極溝槽底部的電場分布,避免了柵極溝槽被擊穿,提高了其抗擊穿能力,同時相比較現(xiàn)有技術中采用垂直狀的柵極溝槽的設計而言,設置阱區(qū)靠近第一絕緣層表面的晶向?qū)臏系肋w移率大于(0001)晶面對應的溝道遷移率,進而提高了本發(fā)明實施例提供的半導體器件的遷移率。

40、應當理解,本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關鍵或重要特征,也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。



技術特征:

1.一種半導體器件,其特征在于,包括:

2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,

3.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,

4.根據(jù)權利要求3所述的半導體器件,其特征在于,

5.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,

6.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件,其特征在于,

7.一種半導體器件的制作方法,其特征在于,包括:

8.根據(jù)權利要求7所述的半導體器件的制作方法,其特征在于,提供半導體本體包括:

9.根據(jù)權利要求7所述的半導體器件的制作方法,其特征在于,提供半導體本體包括:

10.根據(jù)權利要求7所述的半導體器件的制作方法,其特征在于,提供半導體本體包括:

11.一種功率模塊,其特征在于,包括基板與權利要求1-6任一項所述的半導體器件,所述基板用于承載所述半導體器件。

12.一種功率轉(zhuǎn)換電路,其特征在于,所述功率轉(zhuǎn)換電路用于電流轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、功率因數(shù)校正中的一個或多個;

13.一種車輛,其特征在于,包括負載以及如權利要求11所述的功率轉(zhuǎn)換電路,所述功率轉(zhuǎn)換電路用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電、將交流電轉(zhuǎn)換為交流電、將直流電轉(zhuǎn)換為直流電或者將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后,輸入到所述負載。


技術總結
本發(fā)明公開了一種半導體器件及制造方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛,半導體器件包括:半導體本體,第一區(qū)域設置為第一導電類型且位于第一表面,阱區(qū)位于第一區(qū)域遠離第一表面的一側,埋層區(qū)位于阱區(qū)遠離第一表面的一側,第二區(qū)域由第一表面貫穿第一區(qū)域和阱區(qū)與埋層區(qū)接觸;第一表面設置有柵極溝槽,且柵極溝槽由第一表面延伸至半導體本體中;第一絕緣層位于柵極溝槽的底面和側面;阱區(qū)靠近第一絕緣層表面的晶向?qū)臏系肋w移率大于(0001)晶面對應的溝道遷移率;溝槽柵極,位于柵極溝槽內(nèi)第一絕緣層遠離半導體本體的一側。本發(fā)明避免了柵極溝槽的底部被擊穿,提高了抗擊穿能力和半導體器件的遷移率。

技術研發(fā)人員:鄧輝,史田超
受保護的技術使用者:安徽長飛先進半導體股份有限公司
技術研發(fā)日:
技術公布日:2025/6/30
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