半导体装置的制作方法

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种半导体装置。

背景技术：

1、现有技术中，逆导型绝缘栅双极型晶体管在正向导通初期，器件由单极导通状态向双极导通状态的转换过程中会存在一个电流不断增大而电阻不断减小的正反馈过程，称作电压折回现象。电压折回现象会减缓逆导型绝缘栅双极型晶体管器件的开启速度，严重时会导致逆导型绝缘栅双极型晶体管器件无法开启，对器件可靠性及性能造成危害。

2、在相关技术中，为消除逆导型绝缘栅双极型晶体管中的电压折回现象，常见的方法是增加p型集电极区的宽度，但是过大的p型集电极区会引起器件内部电流分布不均进而导致器件耐压性降低的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种半导体装置，该半导体装置可以提高耐压性。

2、根据本发明实施例的半导体装置，包括：半导体基体，具有第一主面及与所述第一主面相反的第二主面，所述第一主面和所述第二主面在第一方向上间隔设置；漂移层，所述漂移层设置于所述半导体基体且位于所述第一主面和所述第二主面之间，所述半导体基体包括绝缘栅双极型晶体管区域和快恢复二极管区域，所述绝缘栅双极型晶体管区域周向环绕设置于所述快恢复二极管区域的外侧；所述漂移层包括第一漂移层和第二漂移层，所述第二漂移层为第一导电类型且位于所述快恢复二极管区域，所述第一漂移层位于所述绝缘栅双极型晶体管区域且包括第一导电类型的第一子漂移层和第二导电类型的第二子漂移层，所述绝缘栅双极型晶体管区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域邻近所述快恢复二极管区域，所述第二区域远离所述快恢复二极管区域；所述第一区域中设置有所述第一子漂移层和所述第二子漂移层，所述第一子漂移层相较于所述第二子漂移层在第一方向上更加邻近所述第一主面；所述第二区域中也设置有所述第一子漂移层和所述第二子漂移层，在所述第二区域中，所述第二子漂移层相较于所述第一子漂移层在第一方向上更加邻近所述第一主面；第二导电类型的基层，所述基层设置于所述漂移层朝向所述第一主面的一侧，所述基层远离所述漂移层的一侧表面构成所述第一主面的一部分；发射极金属层，所述发射极金属层设置于所述第一主面；沟槽，所述沟槽的深度方向从所述第一主面贯穿所述基层且到达所述漂移层中，所述沟槽为多个，多个所述沟槽在第二方向上间隔设置，多个所述沟槽中的至少一个伸入所述第一区域的所述第一子漂移层中；第二导电类型的集电极层和第一导电类型的阴极层，所述集电极层设置于所述第一漂移层朝向所述第二主面的一侧，所述集电极层远离所述漂移层的一侧构成所述第二主面的至少部分，所述集电极层位于所述绝缘栅双极型晶体管区域中；所述阴极层设置于所述第二漂移层朝向所述第二主面的一侧，所述阴极层远离所述漂移层的一侧构成所述第二主面的至少部分，所述阴极层位于所述快恢复二极管区域中；集电极金属层，所述集电极金属层设置于所述第二主面。

3、由此，通过在绝缘栅双极型晶体管区域的第一区域中设置第一导电类型的第一子漂移层和第二导电类型的第二子漂移层，并且第一子漂移层相较于第二子漂移层更加邻近第一主面，这样在半导体装置正向关断时，第一区域中的第一子漂移层和第二子漂移层可以形成阻塞结，该阻塞结不仅可以主要承担电场而且还可以辅助耗尽载流子，从而可以降低峰值电压，提高反向耐压性和击穿电压耐测性。

4、在本发明的一些示例中，所述第一区域中的所述第一子漂移层和所述第二子漂移层的交界处与所述第二区域中的所述第一子漂移层和所述第二子漂移层的交界处相互平齐。

5、在本发明的一些示例中，所述第一区域中的所述第一子漂移层和所述第二子漂移层在第一方向上的深度相等且均为d1，所述第二区域中的所述第一子漂移层和所述第二子漂移层在第一方向上的深度相等且均为d2，d1和d2满足关系式：d1＝d2。

6、在本发明的一些示例中，所述半导体装置还包括第一介质隔离层，所述第一介质隔离层设置于所述绝缘栅双极型晶体管区域和所述快恢复二极管区域之间，所述第一介质隔离层的深度方向从所述第二主面朝向所述第一主面延伸设置，所述第一介质隔离层贯穿所述集电极层和所述阴极层之间且到达所述漂移层中。

7、在本发明的一些示例中，所述第一介质隔离层为二氧化硅隔离层。

8、在本发明的一些示例中，所述第一介质隔离层朝向所述第一主面的一端不超出所述第一区域中的所述第二子漂移层以及所述第二区域中的所述第一子漂移层。

9、在本发明的一些示例中，所述半导体装置还包括第二介质隔离层，所述集电极金属层包括第一集电极金属层和第二集电极金属层，所述第一集电极金属层位于绝缘栅双极型晶体管区域，所述第二集电极金属层设置于所述快恢复二极管区域，所述第一集电极金属层和所述第二集电极金属层间隔设置，所述第二介质隔离层设置于所述所述第一集电极金属层和所述第二集电极金属层之间且与所述第一介质隔离层相对应。

10、在本发明的一些示例中，所述半导体装置还包括第二导电类型的浮空层，所述浮空层设置于所述第二漂移层中，所述浮空层的深度方向从所述第二漂移层邻近所述第二主面的一侧朝向所述第一主面延伸，所述浮空层与所述阴极层相接触。

11、在本发明的一些示例中，所述浮空层为多个，多个所述浮空层通过所述漂移层间隔设置。

12、在本发明的一些示例中，所述第一介质隔离层邻近所述第一主面的一端凸出于所述浮空层邻近所述第一主面的一端。

13、本发明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，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域(1031)中的所述第一子漂移层(2011)和所述第二子漂移层(2012)的交界处与所述第二区域(1032)中的所述第一子漂移层(2011)和所述第二子漂移层(2012)的交界处相互平齐。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述第一区域(1031)中的所述第一子漂移层(2011)和所述第二子漂移层(2012)在第一方向上的深度相等且均为d1，所述第二区域(1032)中的所述第一子漂移层(2011)和所述第二子漂移层(2012)在第一方向上的深度相等且均为d2，d1和d2满足关系式：d1＝d2。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括第一介质隔离层(8)，所述第一介质隔离层(8)设置于所述绝缘栅双极型晶体管区域(103)和所述快恢复二极管区域(104)之间，所述第一介质隔离层(8)的深度方向从所述第二主面(102)朝向所述第一主面(101)延伸设置，所述第一介质隔离层(8)贯穿所述集电极层(601)和所述阴极层(602)之间且到达所述漂移层(2)中。

5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述第一介质隔离层(8)为二氧化硅隔离层。

6.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述第一介质隔离层(8)朝向所述第一主面(101)的一端不超出所述第一区域(1031)中的所述第二子漂移层(2012)以及所述第二区域(1032)中的所述第一子漂移层(2011)。

7.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，还包括第二介质隔离层(9)，所述集电极金属层(7)包括第一集电极金属层(701)和第二集电极金属层(702)，所述第一集电极金属层(701)位于绝缘栅双极型晶体管区域(103)，所述第二集电极金属层(702)设置于所述快恢复二极管区域(104)，所述第一集电极金属层(701)和所述第二集电极金属层(702)间隔设置，所述第二介质隔离层(9)设置于所述所述第一集电极金属层(701)和所述第二集电极金属层(702)之间且与所述第一介质隔离层(8)相对应。

8.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，还包括第二导电类型的浮空层(10)，所述浮空层(10)设置于所述第二漂移层(202)中，所述浮空层(10)的深度方向从所述第二漂移层(202)邻近所述第二主面(102)的一侧朝向所述第一主面(101)延伸，所述浮空层(10)与所述阴极层(602)相接触。

9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述浮空层(10)为多个，多个所述浮空层(10)通过所述漂移层(2)间隔设置。

10.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一介质隔离层(8)邻近所述第一主面(101)的一端凸出于所述浮空层(10)邻近所述第一主面(101)的一端。

技术总结
本发明公开了一种半导体装置，半导体装置包括：半导体基体，其具有第一主面和第二主面，第一主面和第二主面在第一方向上间隔设置，半导体基体包括绝缘栅双极型晶体管区域，绝缘栅双极型晶体管区域包括第一区域，第一区域中设置有第一子漂移层和第二子漂移层，第一子漂移层相较于第二子漂移层在第一方向上更加邻近第一主面；沟槽，沟槽的深度方到达漂移层，沟槽为多个，多个沟槽中的至少一个伸入第一区域的第一子漂移层中。由此，在半导体装置正向关断时，第一区域中的第一子漂移层和第二子漂移层可以形成阻塞结，该阻塞结不仅可以主要承担电场而且还可以辅助耗尽载流子，从而可以降低峰值电压，提高反向耐压性和击穿电压耐测性。

技术研发人员：聂碧颖,储金星,史世平
受保护的技术使用者：海信家电集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19