[发明专利]功率半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及一种功率半导体器件及其制造方法，所述器件包括：衬底；漏极金属；漂移区；基区；栅结构；第一导电类型掺杂区，在基区远离栅结构的一侧与基区接触；源区，设于基区中、第一导电类型掺杂区与栅结构之间；接触金属，设于第一导电类型掺杂区上，与下方的第一导电类型掺杂区形成具有整流特性的接触势垒；源极金属，包裹接触金属，并与源区接触。本发明在源极金属底部引入具有整流特性的接触势垒的接触金属，同时在接触金属的下方加入第一导电类型掺杂区，替代了传统功率器件中寄生的体二极管来完成续流的功能，续流导通压降明显降低，并且器件的反向恢复速度更快于传统功率器件的寄生体二极管的反向恢复速度。

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别是涉及一种功率半导体器件及其制造方法。

背景技术

碳化硅是近十几年来迅速发展起来的宽禁带半导体材料之一。与广泛应用的半导体材料硅、锗以及砷化镓相比，碳化硅具有宽禁带、高击穿电场、高载流子饱和漂移速率、高热导率及高功率密度等优点，是制备高温、大功率、高频器件的理想材料。目前美、欧、日等发达国家已经基本解决了碳化硅单晶生长和同质外延薄膜等问题，在大功率半导体器件领域占据主导地位。

在目前的工业应用中，传统的碳化硅功率器件由于工作要求搭配续流二极管使用，而传统碳化硅器件的内部寄生的体二极管的导通压降很高，因此经常需要在其外部并联一个二极管进行应用，但是由于这个二极管是在传统功率器件的外部，这样做集成度很低，成本很高，并且效率较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种体二极管具有较好的正向导通能力的功率半导体器件及其制造方法。

一种功率半导体器件，包括：衬底，为第一导电类型；漏极金属，设于所述衬底的第一面；漂移区，为第一导电类型，设于所述衬底的第二面，所述第二面与所述第一面相对；基区，为第二导电类型，设于所述漂移区中；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；栅结构，包括所述漂移区上的栅介质层和所述栅介质层上的栅极，所述栅结构延伸到所述基区的上方；第一导电类型掺杂区，在所述基区远离所述栅结构的一侧与基区接触；源区，为第一导电类型，设于所述基区中、所述第一导电类型掺杂区与栅结构之间；接触金属，设于所述第一导电类型掺杂区上，与下方的第一导电类型掺杂区形成具有整流特性的接触势垒，且所述接触金属在第一方向的尺寸大于所述第一导电类型掺杂区在第一方向的尺寸，从而使得所述接触金属延伸至第一导电类型掺杂区旁的基区上方未到达所述源区的位置，所述第一方向为所述栅极和所述接触金属的连线方向；源极金属，包裹所述接触金属，并与所述源区接触。

在其中一个实施例中，还包括第二导电类型的体接触区，所述体接触区设于所述基区中、所述源区与第一导电类型掺杂区之间，所述接触金属与所述体接触区相接触。

在其中一个实施例中，还包括设于所述漂移区中的第二导电类型掺杂区，所述第二导电类型掺杂区设于所述基区和第一导电类型掺杂区下方，并与所述基区和第一导电类型掺杂区接触。

在其中一个实施例中，所述第二导电类型掺杂区由多个子掺杂区组成，各子掺杂区在第二方向上间隔分布，所述第二方向与所述第一方向垂直、且所述第二方向与第一方向构成的面为水平面。

在其中一个实施例中，各所述子掺杂区大小相等、且在所述第二方向上等间距分布，所述间距在第二方向上的尺寸与所述子掺杂区在第二方向上的尺寸比例为0.2-0.6:1。

在其中一个实施例中，所述第二导电类型掺杂区位于所述基区下方的部分与位于所述第一导电类型掺杂区下方的部分在所述第一方向上的尺寸比例为0.2-0.4:1。

在其中一个实施例中，所述第一导电类型掺杂区的掺杂浓度大于所述漂移区的掺杂浓度、小于所述源区的掺杂浓度。

在其中一个实施例中，所述接触金属的材质为金、钛、镍中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述功率半导体器件为碳化硅功率半导体器件。