【技術實現步驟摘要】
本公開涉及半導體，具體涉及一種增強型半導體結構及其制造方法。
技術介紹
1、碳化硅結型場效應晶體管(sic?jfet)是一種通過在pn結端施加電壓來改變導電溝道通斷，從而實現對漏源極電流控制的耗盡型器件。碳化硅jfet器件具有驅動簡單、不含柵氧化層、可靠性高等優勢，非常適合用于高溫、高壓、高可靠的電力系統中。
2、碳化硅器件中為得到上述pn結所進行的選擇性摻雜是通過離子注入實現的。首先，在注入過程中需要很高的離子注入能量，對注入設備提出了很高的要求；其次，高的離子注入能量容易對被注入材料的晶格造成很大損傷；另外，注入離子的擴散現象使溝道寬度不準確，不可靠的pn結容易被擊穿，從而造成漏電。
技術實現思路
1、有鑒于此，本公開實施例提供了一種增強型半導體結構及其制造方法，以解決現有技術中碳化硅結型場效應晶體管通過離子注入形成pn結帶來的問題。
2、根據本公開的一個方面，本公開一實施例提供了一種增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
3、s1、提供第一導電類型的襯底；
4、s2、在所述襯底上依次生長第一導電類型的第一半導體層以及第一導電類型的第二半導體層，所述襯底以及所述第二半導體層具有高于所述第一半導體層的摻雜濃度；
5、s3、在所述第二半導體層遠離所述襯底的一側刻蝕溝槽，所述溝槽貫穿所述第二半導體層并部分貫穿所述第一半導體層；
6、s4、在所述溝槽中原位摻雜選擇性外延第二導電類型的第三半導體層，所
7、作為可選的實施例，沿所述第一方向，所述第三半導體層的摻雜濃度變化方式為周期變化、逐漸增大、逐漸減小、先增大后減小或先減小后增大。
8、作為可選的實施例，沿所述第一方向，所述第三半導體層的寬度變化方式為不變、逐漸增大或逐漸減小。
9、作為可選的實施例，沿所述第二方向，所述第三半導體層的寬度變化方式為逐漸增大、逐漸減小、臺階狀增大、臺階狀減小、先增大后減小或先減小后增大。
10、作為可選的實施例，所述第三半導體層沿所述第二方向延伸的側壁在所述襯底所在平面的投影形狀為正弦波、矩形波或三角波。
11、作為可選的實施例，所述第三半導體層沿所述第二方向延伸的側壁具有多個突部，沿所述第二方向，多個所述突部的寬度先增大后減小。
12、作為可選的實施例，多個所述突部間隔排布或互相鄰接。
13、作為可選的實施例，沿所述第二方向，相鄰兩個所述第三半導體層的寬度互補。
14、作為可選的實施例，所述溝槽經二次刻蝕形成底部圓角結構。
15、作為可選的實施例，所述步驟s3之后進一步包括：
16、s31、在所述溝槽所暴露的所述第一半導體層的表面進行離子注入，形成第二導電類型的第四半導體層。
17、作為可選的實施例，所述第四半導體層具有大于所述第三半導體層的摻雜濃度。
18、作為可選的實施例，所述步驟s4進一步包括：
19、s41、在所述溝槽中原位摻雜選擇性外延第二導電類型的第三半導體層，所述第三半導體層的厚度大于所述溝槽的深度。
20、s42、采用化學機械拋光，去除所述第二半導體層表面多余的第三半導體層，對所述第二半導體層表面進行平坦化處理。
21、作為可選的實施例，所述步驟s4之后進一步包括：
22、s5、形成源極、漏極以及柵極，所述源極位于所述第二半導體層遠離所述襯底的表面，所述漏極位于所述襯底遠離所述第二半導體層的表面，所述柵極位于所述第三半導體層遠離所述襯底的表面。
23、根據本公開的另一個方面，本公開一實施例提供了一種增強型半導體結構，其特征在于，包括：
24、依次層疊設置的第一導電類型的襯底、第一半導體層以及第二半導體層，所述襯底以及所述第二半導體層具有高于所述第一半導體層的摻雜濃度；
25、溝槽，所述溝槽貫穿所述第二半導體層且部分貫穿所述第一半導體層，所述溝槽內具有第二導電類型的第三半導體層；
26、其中，所述第三半導體層具有沿第一方向至少兩個不同的摻雜濃度和沿第二方向至少兩個不同的寬度，所述第一方向垂直于所述襯底所在平面，所述第二方向平行于所述溝槽延伸方向。
27、作為可選的實施例，所述溝槽的深度為0.1-2μm。
28、作為可選的實施例，相鄰兩個所述溝槽之間的間距為0.1-1μm。
29、作為可選的實施例，所述增強型半導體結構進一步包括：
30、第二導電類型的第四半導體層，所述第四半導體層位于所述溝槽下方的所述第一半導體層中。
31、作為可選的實施例，所述第四半導體層的寬度大于等于所述第三半導體層的寬度。
32、作為可選的實施例，所述第四半導體層的厚度為50-500nm。
33、本公開提供了一種增強型半導體結構及其制造方法，本公開層疊設置第一導電類型的襯底、第一半導體層和第二半導體層，刻蝕溝槽貫穿第二半導體層且部分貫穿第一半導體層，在溝槽中原位摻雜選擇性外延第二導電類型的第三半導體層，第三半導體層具有沿第一方向至少兩個不同的摻雜濃度和沿第二方向至少兩個不同的寬度。
34、有益效果1：本公開通過刻蝕溝槽后原位摻雜選擇性外延第三半導體層，從而使導電類型不同的第三半導體層和第一半導體層形成pn結，柵電壓為0時溝道即為耗盡狀態，實現增強型半導體結構。刻蝕溝槽的方法可以通過控制溝槽形狀控制第三半導體層的形狀，從而調控耗盡層形狀和溝道形狀，而原位摻雜選擇性外延的方法可以控制第三半導體層的摻雜濃度，從而改變耗盡層的等效寬度，兩種方法結合可以多維度調控半導體結構的耗盡層和溝道。并且，第三半導體層通過原位摻雜選擇性外延的方法形成，避免了離子注入方法對第一半導體層造成的晶格損傷，并且避免了離子注入方法的擴散作用導致的第三半導體層的寬度不準確，從而提高第三半導體層之間的溝道的寬度準確度，以提高增強型半導體結構的可靠性。
35、有益效果2：本公開同時調節第三半導體層沿第一方向和第二方向的寬度，從而調節第三半導體層和第一半導體層形成的pn結的耗盡層的形狀，一方面，在柵壓為0時，溝道被耗盡層完全夾斷，實現增強型半導體結構，另一方面，開態時，導通溝道的形狀隨第三半導體層的形狀變化，從而具有更大的電子移動路徑，降低了半導體結構的開態電阻。
36、有益效果3：本公開通過控制第三半導體層的摻雜濃度，來局部調制第一半導體層中的載流子濃度，即調制溝道中的載流子濃度。局部調制的載流子濃度的作用為：關態時，第三半導體層的摻雜濃度變化可以增加耗盡層寬度，降低峰值電場，從而增加擊穿電壓；開態時，該結構具有降低導通電阻的特性，使半導體結構在開啟時在高電流密度的條件下同時有較低的電壓降。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三半導體層(40)的摻雜濃度變化方式為周期變化、逐漸增大、逐漸減小、先增大后減小或先減小后增大。
3.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三半導體層(40)的寬度變化方式為不變、逐漸增大或逐漸減小。
4.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第二方向，所述第三半導體層(40)的寬度變化方式為逐漸增大、逐漸減小、臺階狀增大、臺階狀減小、先增大后減小或先減小后增大。
5.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述第三半導體層(40)沿所述第二方向延伸的側壁在所述襯底(10)所在平面的投影形狀為正弦波、矩形波或三角波。
6.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述第三半導體層(40)沿所述第二方向延伸的側壁具有多個突部(41)，沿所述第二方向，多個所述突部(41)的寬度先
7.根據權利要求6所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，多個所述突部(41)間隔排布或互相鄰接。
8.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第二方向，相鄰兩個所述第三半導體層(40)的寬度互補。
9.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述溝槽(31)經二次刻蝕形成底部圓角結構。
10.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述步驟S3之后進一步包括：
11.根據權利要求10所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述第四半導體層(41)具有大于所述第三半導體層(40)的摻雜濃度。
12.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述步驟S4進一步包括：
13.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述步驟S4之后進一步包括：
14.一種增強型半導體結構，其特征在于，包括：
15.根據權利要求14所述增強型半導體結構，其特征在于，所述溝槽(31)的深度為0.1-2μm。
16.根據權利要求14所述增強型半導體結構，其特征在于，相鄰兩個所述溝槽(31)之間的間距為0.1-1μm。
17.根據權利要求14所述增強型半導體結構，其特征在于，所述增強型半導體結構進一步包括：
18.根據權利要求17所述增強型半導體結構，其特征在于，所述第四半導體層(41)的寬度大于等于所述第三半導體層(40)的寬度。
19.根據權利要求17所述增強型半導體結構，其特征在于，所述第四半導體層(41)的厚度為50-500nm。
...【技術特征摘要】
1.一種增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三半導體層(40)的摻雜濃度變化方式為周期變化、逐漸增大、逐漸減小、先增大后減小或先減小后增大。
3.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第一方向，所述第三半導體層(40)的寬度變化方式為不變、逐漸增大或逐漸減小。
4.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第二方向，所述第三半導體層(40)的寬度變化方式為逐漸增大、逐漸減小、臺階狀增大、臺階狀減小、先增大后減小或先減小后增大。
5.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述第三半導體層(40)沿所述第二方向延伸的側壁在所述襯底(10)所在平面的投影形狀為正弦波、矩形波或三角波。
6.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，所述第三半導體層(40)沿所述第二方向延伸的側壁具有多個突部(41)，沿所述第二方向，多個所述突部(41)的寬度先增大后減小。
7.根據權利要求6所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，多個所述突部(41)間隔排布或互相鄰接。
8.根據權利要求1所述增強型半導體結構的制造方法，其特征在于，沿所述第二方向，相鄰兩個所述第三半導體層(40)的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：程凱，
申請(專利權)人：蘇州晶湛半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
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