[发明专利]半导体器件中实现载流子寿命控制的结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种半导体器件中实现载流子寿命控制的技术。

背景技术

近年来高压半导体功率器件技术发展很快，已成为电力电子领域最重要的大功率主流器件之一。快速回复二极管作为电力电子控制电路中的关键器件，其重要性也日益增加。快速回复二极管在保证低的导通压降的同时，还需要满足低的开关损耗。为了达到此目的，需要在二极管的阳极进行寿命控制。传统的寿命控制技术包括使用电子或中子进行辐照，也包括使用重金属例如Pt等元素进行扩散。

使用电子或中子进行辐照的工艺需要特殊的注入设备，这些设备价格昂贵，且维护成本高。在传统的半导体生产线上，对此类设备没有其它需要，因此传统的半导体生产线并不具备此类设备，无法进行电子或中子辐照工艺。

由于重金属污染对半导体器件影响非常严重，因此使用重金属扩散进行寿命控制的生产线，则需要对重金属的污染实行特别管控，这些管控对半导体生产线带来更高的成本。传统的半导体制造厂通常也不具备重金属扩散的生产能力。

因此，寿命控制技术给传统半导体生产线带来极大的挑战。

本发明的发明人发现，无论是辐照方案还是重金属扩散方案，最大的缺点都是给半导体生产线带来成本上或者管理上的负担，因此传统的半导体生产线并不具备这些设备。由于这个原因，目前传统的半导体生产线通常并不具备寿命控制的技术能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件中实现载流子寿命控制的结构及其制造方法，涉及的设备和工艺都是传统半导体生产工程中常用的技术，与传统的半导体生产线兼容性更好，容易在半导体生产线上实施，具有更低的生产成本。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种半导体器件中实现载流子寿命控制的结构，包括半导体衬底、绝缘介质层和半导体外延层；

该绝缘介质层位于该半导体衬底和该半导体外延层之间，且该绝缘介质层由多个岛状绝缘介质块组成，且该岛状绝缘介质块的直径小于3μm；

在该半导体外延层与绝缘介质层的交界面处具有因晶格不匹配而形成的缺陷。

本发明的实施方式还公开了一种半导体器件中实现载流子寿命控制的结构的制造方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底；

生成绝缘介质层，该绝缘介质层位于半导体衬底和半导体外延层之间，且该绝缘介质层由多个岛状绝缘介质块组成，且岛状绝缘介质块的直径小于3μm；

生成半导体外延层，在该半导体外延层与绝缘介质层的交界面处具有因晶格不匹配而形成的缺陷。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

本发明中，半导体外延层和绝缘介质层的界面处具有因晶格不匹配而形成的缺陷，这些缺陷能起到载流子寿命控制的作用，而绝缘介质层的岛状绝缘介质块会影响缺陷的分布。在传统的载流子寿命控制技术中，辐照方案需要传统半导体生产线不具备的特殊设备，而重金属方案需要对重金属污染进行特别监控的半导体生产线，两者都会极大地增加生产成本。本发明提出的载流子寿命控制技术涉及的设备和工艺都是传统半导体生产工程中常用的技术，与同传统的半导体生产线兼容性更好，容易在半导体生产线上实施，具有更低的生产成本。

进一步地，绝缘介质层中的岛状绝缘介质块表面粗糙，能够在半导体外延层中形成更多的缺陷，增强载流子寿命的控制程度。

进一步地，对绝缘介质层的表面进行粗糙化处理，能够在后续半导体外延层中形成更多的缺陷，增强载流子寿命控制的程度。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种半导体器件中实现载流子寿命控制的结构的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式中一种半导体器件中实现载流子寿命控制的结构的制造方法的流程示意图；

图3是本发明第三实施方式中硅衬底的示意图；

图4是本发明第三实施方式中在硅衬底上淀积氧化物介质层后的器件截面图；

图5是本发明第三实施方式中使用光刻工艺对岛状绝缘层进行定义时的器件截面图；

图6是本发明第三实施方式中蚀刻工艺后形成岛状氧化物介质块后的器件截面图；

图7是本发明第三实施方式中进行单晶硅外延层生长后的器件截面图；

图8是本发明第三实施方式中对多晶硅外延层进行掺杂后形成阳极掺杂成的器件截面图。

具体实施方式