功率器件及其形成方法与流程

文档序号:11836070阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种功率器件的形成方法,其特征在于,包括:

提供具有第一型掺杂的基底,所述基底具有正面和背面;

在所述基底的背面中形成沟槽、填充满所述沟槽中的半导体材料层,所述半导体材料层具有第二型掺杂,第一、二型掺杂为两反型掺杂,所述沟槽及其中的半导体材料层作为超结;

在所述基底的正面上方形成栅极、位于所述栅极周围基底内的阱区、位于所述阱区内的源极,所述阱区伸入所述栅极下方,所述源极具有第一型掺杂且所述阱区具有第二型掺杂;

所述沟槽相比于所述阱区位于下方。

2.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,在所述基底的背面中形成沟槽、位于所述沟槽中的半导体材料层之后,在所述基底的正面形成所述栅极、阱区和源极。

3.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,使用光刻、刻蚀工艺,在所述背面中形成沟槽。

4.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,在所述沟槽中形成半导体材料层的方法包括:

沉积半导体材料,所述半导体材料填充满沟槽并覆盖基底的背面,在沉积所述半导体材料的过程中对所述半导体材料进行第二型掺杂;

对所述半导体材料进行平坦化处理,至露出基底的背面,所述沟槽中剩余的半导体材料作为半导体材料层。

5.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述沟槽与所述阱区在垂直于所述正面的方向上对准且接触。

6.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述沟槽的数量为至少两个,所有沟槽在所述阱区及栅极下方的基底中均匀排布。

7.如权利要求6所述的形成方法,其特征在于,所述半导体材料层的掺杂浓度和沟槽宽度的乘积,等于相邻两沟槽之间的基底部分的掺杂浓度和宽度的乘积,所述宽度的方向为相邻两沟槽的相向方向。

8.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述半导体材料层为多晶硅层。

9.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管,在形成所述沟槽及沟槽中的所述半导体材料层、和形成所述栅极、阱区和源极之后,还包括:

在所述背面和半导体材料层中形成具有第一型掺杂的缓冲层;

对部分深度的所述缓冲层进行第二型掺杂,形成位于所述缓冲层上的集电极层。

10.如权利要求9所述的形成方法,其特征在于,在所述背面形成所述沟槽及沟槽中的所述半导体材料层、和在所述基底的正面形成所述栅极、阱区和源极之后,在形成所述缓冲层之前,从所述背面对基底进行减薄处理。

11.一种功率器件的形成方法,其特征在于,包括:

提供具有第一型掺杂的第一基底;

在所述第一基底的正面中形成沟槽、位于所述沟槽中的半导体材料层,所述半导体材料层具有第二型掺杂,第一、二型掺杂为两反型掺杂,所述沟槽及其中的半导体材料层作为超结;

在所述第一基底的正面和半导体材料层上形成第二基底,所述第二基底具有第一型掺杂;

在所述第二基底的正面上方形成栅极、位于所述栅极周围第二基底内的阱区、位于所述阱区内的源极,所述阱区伸入所述栅极下方,所述源极具有第一型掺杂且所述阱区具有第二型掺杂。

12.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,使用化学气相沉积形成所述第二基底,在沉积所述第二基底之后、或在沉积所述第二基底的过程中,对所述第二基底进行第一型掺杂。

13.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,使用光刻、刻蚀工艺,在所述第一基底的正面中形成沟槽。

14.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,在所述沟槽中形成半导体材 料层的方法包括:

沉积半导体材料,所述半导体材料填充满所述沟槽并覆盖第一基底的正面,在沉积所述半导体材料的过程中对所述半导体材料进行第二型掺杂;

对所述半导体材料进行平坦化处理,至露出第一基底的正面,所述沟槽中剩余的半导体材料作为半导体材料层。

15.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,所述沟槽与所述阱区在垂直于所述第一基底的正面的方向上对准且接触。

16.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,所述沟槽的数量为至少两个,所有沟槽在所述阱区及栅极下方的第一基底中均匀排布。

17.如权利要求16所述的形成方法,其特征在于,所述半导体材料层的掺杂浓度和沟槽宽度的乘积,等于相邻两沟槽之间第一基底部分的掺杂浓度和宽度的乘积,所述宽度的方向为相邻两沟槽的相向方向。

18.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,所述半导体材料层为多晶硅层。

19.如权利要求11所述的形成方法,其特征在于,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管,在形成所述沟槽及沟槽中的所述半导体材料层、和形成所述栅极、阱区和源极之后,还包括:

在所述第一基底的背面形成具有第一型掺杂的缓冲层;

对部分深度的所述缓冲层进行第二型掺杂,形成位于所述缓冲层上的集电极层。

20.一种功率器件,其特征在于,包括:

具有第一型掺杂的基底,具有正面和背面;

位于所述基底的正面上方的栅极、位于所述栅极周围基底中的阱区、位于所述阱区中的源极,所述阱区具有第二型掺杂且伸入所述栅极下方,所述源极具有第一型掺杂,第一、二型掺杂为两反型掺杂;

位于所述基底的背面中的沟槽、位于所述沟槽中的半导体材料层,所述 半导体材料层具有第二型掺杂,所述沟槽及其中的半导体材料层作为超结;

所述沟槽相比于所述阱区位于下方。

21.如权利要求20所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层与所述阱区在垂直于所述正面的方向上对准且接触。

22.如权利要求20所述的功率器件,其特征在于,所述沟槽的数量为至少两个,所有沟槽在所述阱区及栅极下方的基底中均匀排布。

23.如权利要求22所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层的掺杂浓度和沟槽宽度的乘积,等于相邻两所述沟槽之间的基底部分的掺杂浓度和宽度的乘积,所述宽度的方向为相邻两沟槽的相向方向。

24.如权利要求20所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层为多晶硅层。

25.如权利要求20所述的功率器件,其特征在于,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管;

所述功率器件还包括:位于所述背面中且具有第一型掺杂的缓冲层、位于所述缓冲层上且具有第二型掺杂的集电极层;

所述半导体材料层包括:位于所述缓冲层下方基底中具有第一型掺杂的部分、位于所述缓冲层中且具有第一型掺杂的部分、位于所述集电极层中且具有第二型掺杂的部分。

26.一种功率器件,其特征在于,包括:

具有第一型掺杂的第一基底;

位于所述第一基底的正面中的沟槽、位于所述沟槽中的半导体材料层,所述半导体材料层具有第二型掺杂,第一、二型掺杂为两反型掺杂,所述沟槽及其中的半导体材料层作为超结;

位于所述第一基底的正面和半导体材料层上的第二基底,具有第一型掺杂;

位于所述第二基底的正面上方的栅极、位于所述栅极周围第二基底中的 阱区、位于所述阱区中的源极,所述阱区具有第二型掺杂且伸入所述栅极下方,所述源极具有第一型掺杂。

27.如权利要求26所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层与所述阱区在垂直于所述第一基底的正面的方向上对准且接触。

28.如权利要求26所述的功率器件,其特征在于,所述沟槽的数量为至少两个,所有沟槽在所述阱区及栅极下方的第一基底中均匀排布。

29.如权利要求28所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层的掺杂浓度和沟槽宽度的乘积,等于相邻两沟槽之间的第一基底部分的掺杂浓度和宽度的乘积,所述宽度的方向为相邻两沟槽的相向方向。

30.如权利要求26所述的功率器件,其特征在于,所述半导体材料层为多晶硅层。

31.如权利要求26所述的功率器件,其特征在于,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管;

所述功率器件还包括:位于所述第一基底的背面中且具有第一型掺杂的缓冲层、位于所述缓冲层上且具有第二型掺杂的集电极层。

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