[发明专利]一种功率半导体器件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种功率半导体器件及其制作方法。

背景技术

功率半导体是弱电控制与强电运行之间、信息技术与先进制造之间的桥梁。随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切，功率半导体器件已从传统的工业控制和4C(通信、计算机、消费电子、汽车)领域迈向新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业。

图1示出了现有的三端功率半导体器件正向偏置时的等效结构示意图。当该功率半导体器件的基极20接正电压时，该功率半导体器件的发射极30与集电极40导通；当该功率半导体器件的基极20接地或接负电压时，该功率半导体器件的发射极30与集电极40则会关断。然而，在某些情况下，虽然基极20接地或接负电压，但是P型掺杂层11中载流子的局部浓度较高，使得P型掺杂层11与N型掺杂层1A的势垒(即图1所示等效电阻R两端的电压)达到预定阈值，例如0.7V，使得N型掺杂层12、P型掺杂层11以及N型掺杂层1A所形成的寄生NPN晶体管导通，则N型掺杂层11的电子可以直接通过该寄生NPNP管进入N型掺杂层1A，进而流入集电极40，而不再是仅从基极20下方集聚电子所形成的导电沟道流通，从而使得该功率半导体器件无法关断。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种功率半导体器件及其制作方法，以解决现有三端功率半导体一旦导通便无法通过控制基极反偏来控制其关断的问题。

本发明第一方面提供了一种功率半导体器件，包括：基板，具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述基板为第一导电类型；第一掺杂层，设置在所述基板内，其为与所述第一导电类型相反的第二导电类型；第二掺杂层，设置在所述第一掺杂层内，其为第一导电类型；第三掺杂层，设置在所述第二掺杂层内，其为第二导电类型；控制电极，通过隔离层设置在所述基板的第一表面上，且所述隔离层与所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层的表面接触；第一电极，设置在所述基板的第一表面上，且所述第一电极与所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层的表面接触；以及第二电极，设置在所述基板的第二表面上。

可选地，所述功率半导体器件还包括：第四掺杂层，设置在所述基板与所述第二电极之间，所述第四掺杂层为第二导电类型。

可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型；或者，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。

可选地，所述第二掺杂层为两个或两个以上，所述第二掺杂层与所述第三掺杂层数量相同。

可选地，所述基板的材质包括以下至少一者：Si、SiC、GaN。

可选地，所述第三掺杂层的掺杂深度不大于20μm。

可选地，所述第三掺杂层的掺杂浓度为10¹⁴/cm³至10²⁰/cm³。

本发明第二方面提供了一种制造功率半导体器件的方法，包括：在第一导电类型的基板的第一表面内形成第一掺杂层，所述第一掺杂层为与所述第一导电类型相反的第二导电类型；在所述第一掺杂层内形成第一导电类型的第二掺杂层；在所述第二掺杂层内形成第二导电类型的第三掺杂层；在所述基板的第一表面上形成隔离层，所述隔离层与所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层的表面接触；在所述隔离层上形成控制电极；在所述基板的第一表面上形成第一电极，所述第一电极与所述第一掺杂层、所述第二掺杂层和所述第三掺杂层的表面接触；在所述基板的第二表面上形成第二电极。

可选地，所述在所述基板的第二表面设置第二电极的步骤之前，还包括：在所述基板的第二表面内形成第四掺杂层，所述第四掺杂层为第二导电类型。

可选地，在所述第二掺杂层内形成第二导电类型的第三掺杂层时，所述第三掺杂层的掺杂注入窗口的宽度不大于100μm；和/或，所述第三掺杂层的掺杂深度不大于20μm；和/或，所述第三掺杂层的掺杂浓度为10¹⁴/cm³至10²⁰/cm³。