半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆与流程

本申请属于半导体，尤其涉及一种半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆。

背景技术：

1、半导体器件在半导体技术领域中起着至关重要的作用，现有的半导体器件的制造过程中，为了实现高剂量的p+和n+区域，需要进行多次高能量的离子注入，以形成jfet区。这种离子注入形成的jfet区，提高载流子浓度的同时，也增大了反向电流的路径，使半导体器件易被击穿导致短路，从而影响半导体器件的性能。

2、基于此，如何实现提高半导体器件载流子浓度的同时，减小反向电流的路径，成为领域内亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提出一种半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆，用于实现提高半导体器件载流子浓度的同时，减小反向电流的路径。

2、为达到上述目的，本申请的实施例提供了如下技术方案：

3、一方面，提供一种半导体器件，该半导体器件包括碳化硅衬底、漂移层、阱区、jfet区和第一区域，以及栅极、源极和漏极。其中，碳化硅衬底包括相对的第一表面和第二表面，漂移层设置于第一表面，阱区、jfet区和第一区域，设置于漂移层远离碳化硅衬底的一侧，栅极设置于阱区和jfet区的远离碳化硅衬底的一侧，源极设置于栅极的远离碳化硅衬底的一侧，且与第一区域电连接，漏极设置于第二表面。

4、其中，jfet区包括靠近碳化硅衬底的第一部分，以及远离碳化硅衬底的第二部分，第一部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于第二部分在碳化硅衬底上的正投影的面积。

5、上述半导体器件中，在半导体器件正向导通的情况下，反向电流先流过jfet区靠近碳化硅衬底的第一部分，再流过jfet区远离碳化硅衬底的第二部分，由于jfet区的第一部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于jfet区的第二部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，减小了反向电流的流通路径，产生了一定的限流作用，避免了由于反向电流过大而造成半导体器件的损伤，进而提高了半导体器件的安全性和可靠性。

6、在一些实施例中，第一部分在碳化硅衬底上的正投影，位于第二部分在碳化硅衬底上的正投影的范围内。

7、在一些实施例中，jfet区沿参考面的剖面的形状为倒凸台，参考面与第一表面相垂直，阱区沿参考面的剖面的形状为正凸台，沿平行于第一表面的方向，jfet区与阱区相互嵌合。

8、在一些实施例中，上述半导体器件还包括第二区域，第二区域包括靠近碳化硅衬底的第三部分，及远离碳化硅衬底的第四部分，第三部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于第四部分在碳化硅衬底上的正投影的面积。另一方面，提供一种半导体器件的制备方法，该制备方法包括，在碳化硅衬底上形成漂移层，碳化硅衬底包括相对的第一表面和第二表面，漂移层位于第一表面；形成阱区、jfet区和第一区域，阱区、jfet区、和第一区域位于漂移层的远离碳化硅衬底的一侧；形成栅极和源极，栅极位于阱区和jfet区的远离碳化硅衬底的一侧，源极位于栅极的远离碳化硅衬底的一侧；形成漏极，漏极位于第二表面。

9、其中，jfet区包括靠近碳化硅衬底的第一部分，以及远离碳化硅衬底的第二部分，第一部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于第二部分在碳化硅衬底上的正投影的面积。

10、上述半导体器件的制备方法中形成jfet区的过程，形成靠近碳化硅衬底的jfet区的第一部分以及远离碳化硅衬底的jfet区的第二部分，且第一部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于第二部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，这种制备方法形成的jfet区，使得半导体器件正向导通时，反向电流先流过在碳化硅衬底上的正投影的面积较小的第一部分，再流过在碳化硅衬底上的正投影的面积较大的第二部分，由于减小了反向电流流通的路径，从而对反向电流产生了限制作用，进而降低短路的风险，提高半导体器件的可靠性。

11、在一些实施例中，经第一掩膜板的第一开口，对漂移层进行第一次离子注入，然后在第一开口的侧壁形成侧墙，侧墙的内侧具有第二开口，经第二开口，对漂移层进行第二次离子注入，可以形成阱区。其中，第一次离子注入的能量大于第二次离子注入的能量。

12、在一些实施例中，经第二掩膜板的第三开口，对漂移层进行第三次离子注入，在第三开口的侧壁形成侧墙，侧墙的内侧具有第四开口，经第四开口，对漂移层进行第四次离子注入，可以形成jfet区。其中，第三次离子注入的能量小于第四次离子注入的能量。

13、另一方面，提供一种功率模块，该功率模块包括基板以及如上述任一实施例的半导体器件，基板用于承载半导体器件。

14、又一方面，提供一种功率转换电路，该功率转换电路用于电流转换、电压转换、功率因数校正中的一个或多个。功率转换电路包括电路板以及如上述任一实施例的半导体器件，半导体器件与电路板电连接。

15、又一方面，提供一种车辆，该车辆包括负载以及如上述实施例的功率转换电路，功率转换电路用于将交流电转换为直流电、将交流电转换为交流电、将直流电转换为直流电或者将直流电转换为交流电后，输入到负载。

16、上述功率模块、功率转换电路和车辆具有与上述一些实施例中提供的半导体器件相同的结构和有益技术效果，在此不再赘述。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，所述第一部分在所述碳化硅衬底上的正投影，位于所述第二部分在所述碳化硅衬底上的正投影的范围内。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述jfet区沿参考面的剖面的形状为倒凸台，所述参考面与所述第一表面相垂直；

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括第二区域，所述第二区域包括靠近所述碳化硅衬底的第三部分，及远离所述碳化硅衬底的第四部分，所述第三部分在所述碳化硅衬底上的正投影的面积，小于所述第四部分在所述碳化硅衬底上的正投影的面积。

5.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1~4中任一项所述的半导体器件，所述制备方法包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，形成所述阱区，包括：

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，形成所述jfet区，包括：

8.一种功率模块，其特征在于，包括基板与至少一个如权利要求1~4任一项所述的半导体器件，所述基板用于承载所述半导体器件。

9.一种功率转换电路，其特征在于，所述功率转换电路用于电流转换、电压转换、功率因数校正中的一个或多个；

10.一种车辆，其特征在于，包括负载以及如权利要求9所述的功率转换电路，所述功率转换电路用于将交流电转换为直流电、将交流电转换为交流电、将直流电转换为直流电或者将直流电转换为交流电后，输入到所述负载。

技术总结
本申请公开了一种半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆，属于半导体技术领域。该半导体器件包括碳化硅衬底和漂移层，阱区、JFET区和第一区域，栅极、源极和漏极，其中，JFET区包括靠近碳化硅衬底的第一部分，及远离碳化硅衬底的第二部分，第一部分在碳化硅衬底上的正投影的面积，小于第二部分在碳化硅衬底上的正投影的面积。本申请的技术方案旨在提高半导体器件载流子浓度的同时，减小反向电流的路径，从而提高半导体的安全性和可靠性。

技术研发人员：文龙芳,彭强,蔡一辰,于伟,谢柳
受保护的技术使用者：安徽长飞先进半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23