半导体器件及其制备方法与流程

本申请属于功率半导体，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术：

1、在功率器件中，绝缘栅双极型晶体管(igbt)以其高输入阻抗、低导通压降、高频率特性等优点，得到了越来越广泛的应用，现已成为现代电力电子电路中的核心元器件之一，广泛应用于交通、能源、工业、家用电器等领域。但是，目前的igbt器件设计面临难以兼顾电磁干扰(emi)和开启损耗之间折中关系的重大挑战。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种半导体器件及其制备方法，半导体器件通过使空穴远离浮空区和栅极结构之间的电容，以此减少充电过程，进而减小位移电流，增强栅极结构对emi和开启损耗的控制。

2、第一方面，本申请提供了一种半导体器件，包括：

3、第一导电类型的半导体衬底；

4、多个栅极结构，位于半导体衬底上；

5、第二导电类型的浮空区，位于半导体衬底上，且位于相邻两个栅极结构之间，第二导电类型与第一导电类型相反，在浮空区内，位于下方的第一部分的掺杂浓度大于位于上方的第二部分的掺杂浓度。

6、根据本申请的一个实施例，沿栅极结构的布置方向，第二部分中位于中间的第三部分的掺杂浓度大于位于两侧的第四部分的掺杂浓度。

7、根据本申请的一个实施例，沿第四部分靠近第三部分一侧朝向第四部分靠近栅极结构一侧的方向，第四部分与第一部分的连接面呈向下延伸的弧面。

8、根据本申请的一个实施例，第一部分的掺杂浓度大于第三部分的掺杂浓度，第一部分的掺杂浓度大于第四部分的掺杂浓度。

9、根据本申请的一个实施例，第一部分的掺杂浓度等于第三部分的掺杂浓度，第一部分的掺杂浓度大于第四部分的掺杂浓度。

10、根据本申请的一个实施例，还包括：

11、绝缘介质层，位于栅极结构和浮空区上，且在浮空区上具有开口区域；

12、第一金属层，位于绝缘介质层上，且通过开口区域与浮空区欧姆接触。

13、根据本申请的一个实施例，沿栅极结构的布置方向，第二部分中位于中间的第三部分的掺杂浓度大于位于两侧的第四部分的掺杂浓度，第一金属层分别与第三部分和第四部分欧姆接触。

14、根据本申请的一个实施例，第一部分的掺杂浓度小于第三部分的掺杂浓度，第一部分的掺杂浓度大于第四部分的掺杂浓度。

15、根据本申请的一个实施例，还包括：

16、基区，位于栅极结构远离浮空区的一侧，基区具有第二导电类型；

17、发射区，位于基区的上部，且与栅极机构的侧壁接触，发射区具有第一导电类型；基区和发射区均与第一金属层欧姆接触。

18、根据本申请的一个实施例，还包括：

19、缓冲层，位于半导体衬底下方，缓冲层具有第一导电类型；

20、集电极层，位于缓冲层下方，集电极层具有第二导电类型；

21、第二金属层，位于集电极层下方，且与集电极层欧姆接触。

22、第二方面，本申请提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

23、提供第一导电类型的半导体衬底；

24、在半导体衬底上形成多个栅极结构；

25、在相邻两个栅极结构之间形成第二导电类型的浮空区，其中，第二导电类型与第一导电类型相反，且在浮空区内，位于下方的第一部分的掺杂浓度大于位于上方的第二部分的掺杂浓度。

26、根据本申请的一个实施例，在相邻两个栅极结构之间形成第二导电类型的浮空区，包括：

27、在相邻两个栅极结构之间形成第一浮空区；

28、向第一浮空区注入第一浓度的具有第二导电类型的粒子；

29、在相邻两个栅极结构之间，且在第一浮空区上方形成第二浮空区；

30、向第二浮空区注入第二浓度的具有第二导电类型的粒子，第二浓度小于第一浓度。

31、根据本申请的一个实施例，在相邻两个栅极结构之间形成第二导电类型的浮空区，包括：

32、在相邻两个栅极结构之间形成浮空区；

33、向浮空区注入具有第三浓度的第二导电类型的粒子；

34、向浮空区的上方注入第四浓度的具有第一导电类型的粒子，第四浓度小于第三浓度。

35、根据本申请的半导体器件、制备方法，通过设置浮空区的掺杂浓度为下方的第一部分大于上方的第二部分，从而将浮空区的空穴聚集在下方，使得空穴远离浮空区和栅极结构之间的电容，以此减少充电过程，进而减小位移电流，增强栅极结构对emi和开启损耗的控制。

36、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种半导体器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，沿所述栅极结构的布置方向，所述第二部分中位于中间的第三部分的掺杂浓度大于位于两侧的第四部分的掺杂浓度。

3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，沿所述第四部分靠近所述第三部分一侧朝向所述第四部分靠近所述栅极结构一侧的方向，所述第四部分与所述第一部分的连接面呈向下延伸的弧面。

4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一部分的掺杂浓度大于所述第三部分的掺杂浓度，所述第一部分的掺杂浓度大于所述第四部分的掺杂浓度。

5.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，所述第一部分的掺杂浓度等于所述第三部分的掺杂浓度，所述第一部分的掺杂浓度大于所述第四部分的掺杂浓度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的半导体器件，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，沿所述栅极结构的布置方向，所述第二部分中位于中间的第三部分的掺杂浓度大于位于两侧的第四部分的掺杂浓度，所述第一金属层分别与所述第三部分和所述第四部分欧姆接触。

8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述第一部分的掺杂浓度小于所述第三部分的掺杂浓度，所述第一部分的掺杂浓度大于所述第四部分的掺杂浓度。

9.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求1-5中任一项所述的半导体器件，其特征在于，还包括：

11.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述在相邻两个栅极结构之间形成第二导电类型的浮空区，包括：

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述在相邻两个栅极结构之间形成第二导电类型的浮空区，包括：

技术总结
本申请公开了一种半导体器件及其制备方法，属于功率半导体技术领域。半导体器件包括：第一导电类型的半导体衬底；多个栅极结构，位于半导体衬底上；第二导电类型的浮空区，位于半导体衬底上，且位于相邻两个栅极结构之间，第二导电类型与第一导电类型相反，在浮空区内，位于下方的第一部分的掺杂浓度大于位于上方的第二部分的掺杂浓度。通过设置浮空区的掺杂浓度为下方的第一部分大于上方的第二部分，从而将浮空区的空穴聚集在下方，使得空穴远离浮空区和栅极结构之间的电容，以此减少充电过程，进而减小位移电流，增强栅极结构对EMI和开启损耗的控制。

技术研发人员：刘利书
受保护的技术使用者：美垦半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31