半导体装置和半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其是涉及一种半导体装置和半导体装置的制造方法。

背景技术：

1、rc-igbt(逆导型绝缘栅型双极晶体管reverse conducting-insulated gatebipolar transistor)将igbt(绝缘栅型双极晶体管insulated gate bipolartransistor)和frd(快恢复二极管fast recovery diode)集成到同一颗芯片上，使其同时具有正向导通和逆向导通的特性，具有尺寸小、功率密度高、成本低、可靠性高等诸多优点。

2、在相关技术中，frd区域与igbt区域多具有相同的沟槽和接触孔设计，这样一方面，沟槽占据了frd区一定面积，使得有效pn结面积减小，正向压降增加，另一方面，frd区采用和igbt区采用相同的工艺流程，其势垒压降较大，使得其正向压降偏大。

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，该半导体装置的正向导通压降更低。

2、本发明进一步地提出了一种半导体装置的制造方法。

3、根据本发明实施例的半导体装置，包括：第一导电类型的漂移层；第一导电类型的场截止层，所述场截止层设置于所述漂移层的下表面；第二导电类型的集电极层，所述集电极层设置于所述场截止层的下表面；第一导电类型的第一发射极层，所述第一发射极层设置于所述场截止层的下表面，所述集电极层周向环绕设置于所述第一发射极层的外侧；第二导电类型的环层，所述环层设置于所述漂移层内，所述环层的上表面构成所述漂移层上表面的至少部分，所述环层与所述集电极层和所述第一发射极层的交界处相对应，所述环层内设置有多个沟槽部；第二导电类型的阱层，所述阱层设置于所述漂移层内，所述阱层的上表面构成所述漂移层上表面的至少部分，所述阱层设置于所述环层两侧且至少部分地与所述集电极层和所述第一发射极层相对应，所述阱层对应所述集电极层的部分设置有多个沟槽部。

4、由此，通过使环层与集电极层和第一发射极层的交界处相对应，环层内设置有多个沟槽部，阱层设置于环层两侧且至少部分地与集电极层和第一发射极层相对应，阱层对应集电极层的部分设置有多个沟槽部，这样在保证半导体装置的耐压能力的前提下，提高第二半导体器件类型区域的导通压降，提升半导体装置的工作性能。

5、在本发明的一些示例中，所述阱层上下方向上的深度小于所述环层上下方向上的深度。

6、在本发明的一些示例中，所述沟槽部在上下方向上的深度大于所述阱层上下方向上的深度，且所述沟槽部在上下方向上的深度小于所述环层上下方向上的深度。

7、在本发明的一些示例中，所述环层上下方向上的横截面呈弧形，所述阱层上下方向上的横截面呈矩形。

8、在本发明的一些示例中，所述沟槽部的两侧设置有第二发射极层，所述环层和所述阱层的上表面设置有介质层，所述介质层在对应两个相邻的所述沟槽部之间开设有第一接触孔，所述介质层在对应所述第一发射极层的部分开设有第二接触孔，所述介质层上表面设置有发射极金属层，所述发射极金属层的至少部分穿设所述第一接触孔且与所述第二发射极层电连接，所述发射极金属层的至少部分穿设所述第二接触孔且与所述阱层位于所述环层中间的部分电连接，多个所述沟槽部在第一方向上间隔设置，所述第二接触孔第一方向上的长度大于所述第一接触孔第一方向上的长度。

9、在本发明的一些示例中，所述介质层表面设置有势垒金属层，所述势垒金属层位于所述介质层和所述发射极金属层之间，所述势垒金属层对应所述第二接触孔的部分开设有第三接触孔，所述发射极金属层的至少部分穿设所述第三接触孔和所述第二接触孔且与所述阱层位于所述环层中间的部分电连接。

10、根据本发明实施例的半导体装置的制造方法，包括：制备漂移层；在所述漂移层中注入第二导电类型的环层，并且对所述环层进行退火；在所述漂移层中刻蚀出沟槽部，并且在所述漂移层上表面设置氧化绝缘层；在所述漂移层中注入第二导电类型的阱层，并且对所述阱层进行退火，其中，所述阱层位于所述环层的两侧。

11、在本发明的一些示例中，所述在所述漂移层中注入第二导电类型的阱层，并且对所述阱层进行退火，其中，所述阱层位于所述环层的两侧的步骤之后，所述半导体装置的制造方法还包括：在所述漂移层中注入第二发射极层；在所述氧化绝缘层上表面设置介质层；在所述介质层在对应两个相邻的所述沟槽部之间开设第一接触孔，所述介质层对应所述阱层位于所述环层中间的部分开设第二接触孔，其中，所述第二接触孔第一方向上的长度大于所述第一接触孔第一方向上的长度。

12、在本发明的一些示例中，所述在所述介质层在对应两个相邻的所述沟槽部之间开设第一接触孔，所述介质层对应所述阱层位于所述环层中间的部分开设第二接触孔，其中，所述第二接触孔第一方向上的长度大于所述第一接触孔第一方向上的长度的步骤之后，所述半导体装置的制造方法还包括：在所述介质层上表面、所述介质层对应所述第一接触孔和所述第二接触孔的侧壁，以及所述环层和所述阱层的上表面设置势垒金属层；对所述势垒金属层对应所述第二接触孔以及所述第二接触孔两侧的所述沟槽部的相对两侧壁的部分进行刻蚀，以刻蚀出第三接触孔。

13、在本发明的一些示例中，所述对所述势垒金属层对应所述第二接触孔以及所述第二接触孔两侧的所述沟槽部的相对两侧壁的部分进行刻蚀，以刻蚀出所述第三接触孔的步骤之后，所述半导体装置的制造方法还包括：在所述势垒金属层上表面设置发射极金属层，所述发射极金属层的至少部分穿设所述第一接触孔且与所述第二发射极层电连接，所述发射极金属层的至少部分穿设所述第三接触孔和所述第二接触孔且与所述阱层位于所述环层中间的部分电连接；在所述漂移层的下表面设置场截止层；在所述场截止层的下表面设置第二导电类型的集电极层；在所述集电极层对应所述环层中间的位置设置第一发射极层；在所述集电极层的下表面设置集电极金属层。

14、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，所述阱层(30)上下方向上的深度小于所述环层(31)上下方向上的深度。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述沟槽部(40)在上下方向上的深度大于所述阱层(30)上下方向上的深度，且所述沟槽部(40)在上下方向上的深度小于所述环层(31)上下方向上的深度。

4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述环层(31)上下方向上的横截面呈弧形，所述阱层(30)上下方向上的横截面呈矩形。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述沟槽部(40)的两侧设置有第二发射极层(32)，所述环层(31)和所述阱层(30)的上表面设置有介质层(33)，所述介质层(33)在对应两个相邻的所述沟槽部(40)之间开设有第一接触孔(331)，所述介质层(33)在对应所述第一发射极层(22)的部分开设有第二接触孔(332)，所述介质层(33)上表面设置有发射极金属层(35)，所述发射极金属层(35)的至少部分穿设所述第一接触孔(331)且与所述第二发射极层(32)电连接，所述发射极金属层(35)的至少部分穿设所述第二接触孔(332)且与所述阱层(30)位于所述环层(31)中间的部分电连接，多个所述沟槽部(40)在第一方向上间隔设置，所述第二接触孔(332)第一方向上的长度大于所述第一接触孔(331)第一方向上的长度。

6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述介质层(33)表面设置有势垒金属层(34)，所述势垒金属层(34)位于所述介质层(33)和所述发射极金属层(35)之间，所述势垒金属层(34)对应所述第二接触孔(332)的部分开设有第三接触孔(341)，所述发射极金属层(35)的至少部分穿设所述第三接触孔(341)和所述第二接触孔(332)且与所述阱层(30)位于所述环层(31)中间的部分电连接。

7.一种半导体装置的制造方法，用于制造权利要求1-6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在所述漂移层(10)中注入第二导电类型的阱层(30)，并且对所述阱层(30)进行退火，其中，所述阱层(30)位于所述环层(31)的两侧的步骤之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述在所述介质层(33)在对应两个相邻的所述沟槽部(40)之间开设第一接触孔(331)，所述介质层(33)对应所述阱层(30)位于所述环层(31)中间的部分开设第二接触孔(332)，其中，所述第二接触孔(332)第一方向上的长度大于所述第一接触孔(331)第一方向上的长度的步骤之后，还包括：

10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述对所述势垒金属层(34)对应所述第二接触孔(332)以及所述第二接触孔(332)两侧的所述沟槽部(40)的相对两侧壁的部分进行刻蚀，以刻蚀出所述第三接触孔(341)的步骤之后，还包括：

技术总结
本发明公开了一种半导体装置和半导体装置的制造方法，半导体装置包括：第一导电类型的漂移层；第一导电类型的场截止层；第二导电类型的集电极层；第一导电类型的第一发射极层，集电极层周向环绕设置于第一发射极层的外侧；第二导电类型的环层，环层与集电极层和第一发射极层的交界处相对应，环层内设置有多个沟槽部；第二导电类型的阱层，阱层设置于环层两侧且至少部分地与集电极层和第一发射极层相对应，阱层对应集电极层的部分设置有多个沟槽部。由此，在保证半导体装置的耐压能力的前提下，提高第二半导体器件类型区域的导通压降，提升半导体装置的工作性能。

技术研发人员：刘恒,陈道坤,周文杰,张永旺,储金星,杨晶杰,刘子俭
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：2024/3/5