本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種功率器件及制備方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)的功率器件中，平面結(jié)構(gòu)碳化硅(sic)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)的外延層、溝道區(qū)均為碳化硅。由于碳化硅材料的界面態(tài)密度較高，其溝道遷移率往往低于30cm2/v·s。常規(guī)的平面結(jié)構(gòu)sic?mosfet在4h-sic(000-1)面形成溝道，但(000-1)面的界面缺陷密度高，使碳化硅的溝道遷移率降低；溝槽結(jié)構(gòu)的sic?mosfet在4h-sic(11-20)面形成溝道，(11-20)面界面缺陷密度較低，使sic的溝道遷移率有一定程度提高。但溝槽結(jié)構(gòu)的sic?mosfet在槽角及底部的直角(或鈍角)結(jié)構(gòu)使電場加劇，反向易被擊穿。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種功率器件及制備方法、功率模塊、功率轉(zhuǎn)換電路和車輛，可以提高溝道遷移率，且不改變原有的反向擊穿特性。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種功率器件，包括：

3、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底和外延層，襯底為第一摻雜類型；外延層位于襯底的一側(cè)，外延層與襯底的摻雜類型相同；第一摻雜類型區(qū)位于外延層遠(yuǎn)離襯底的表面；

4、絕緣層，絕緣層位于外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，絕緣層設(shè)置有第一通孔，第一通孔貫穿絕緣層，且露出部分第一摻雜類型區(qū)；

5、歐姆接觸層，歐姆接觸層位于第一通孔內(nèi)部

6、溝道層，溝道層位于歐姆接觸層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，溝道層覆蓋歐姆接觸層和絕緣層；溝道層包括第一子區(qū)、第二子區(qū)和第三子區(qū)，第二子區(qū)在襯底的正投影和歐姆接觸層在襯底的正投影重合；第一子區(qū)位于第三子區(qū)遠(yuǎn)離第二子區(qū)的一側(cè)；第一子區(qū)和第二子區(qū)為第一摻雜類型；

7、柵氧層，柵氧層位于溝道層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵氧層覆蓋第二子區(qū)、第三子區(qū)和部分第一子區(qū)；

8、柵極，柵極位于柵氧層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵極覆蓋部分柵氧層，第三子區(qū)在襯底的正投影和柵極在襯底的正投影重合。

9、可選的，溝道層還包括第四子區(qū)，第四子區(qū)位于第一子區(qū)和第三子區(qū)之間，以及位于第三子區(qū)與第二子區(qū)之間；第四子區(qū)的摻雜濃度小于第一子區(qū)的摻雜濃度。

10、可選的，功率器件還包括：

11、第二摻雜類型區(qū)和阱區(qū)，第二摻雜類型區(qū)和阱區(qū)位于外延層遠(yuǎn)離襯底的表面；第二摻雜類型區(qū)位于阱區(qū)遠(yuǎn)離第一摻雜類型區(qū)的一側(cè)；阱區(qū)位于第一摻雜類型區(qū)的兩側(cè)，且與第一摻雜類型區(qū)接觸；阱區(qū)為第二摻雜類型；

12、絕緣層還包括第二通孔，第二通孔貫穿絕緣層，且露出部分第二摻雜類型區(qū)。

13、可選的，第二摻雜類型區(qū)、阱區(qū)的數(shù)量為兩個；兩個阱區(qū)之間的部分區(qū)域?yàn)榈谝粨诫s類型區(qū)；

14、溝道層包括兩個第一子區(qū)、一個第二子區(qū)和兩個第三子區(qū)，沿第一方向的排列順序?yàn)榈谝蛔訁^(qū)、第三子區(qū)、第二子區(qū)、第三子區(qū)和第一子區(qū)，第一方向垂直于襯底指向外延層的方向；柵氧層暴露兩側(cè)邊緣的部分第一子區(qū)；

15、柵極包括第一柵極和第二柵極，第一柵極在襯底的正投影與一個第三子區(qū)在襯底的正投影重合；第二柵極在襯底的正投影與另一個第三子區(qū)在襯底的正投影重合。

16、可選的，功率器件還包括：

17、平坦化層，平坦化層位于柵極遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，平坦化層覆蓋柵極、柵極未覆蓋的柵氧層。

18、可選的，功率器件還包括：

19、第一電極和第二電極；

20、第一電極位于襯底遠(yuǎn)離外延層的一側(cè)，第一電極覆蓋襯底；第二電極位于平坦化層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，第二電極覆蓋平坦化層、第二摻雜類型區(qū)和平坦化層未覆蓋的第一子區(qū)。

21、可選的，功率器件還包括：

22、封裝結(jié)構(gòu)，封裝結(jié)構(gòu)包括鈍化層和保護(hù)層；

23、鈍化層位于第二電極遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，鈍化層在襯底上的正投影與平坦化層在襯底上的正投影部分交疊；

24、保護(hù)層位于鈍化層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，保護(hù)層覆蓋鈍化層以及覆蓋鈍化層遠(yuǎn)離邊緣一側(cè)的側(cè)壁。

25、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種功率模塊，包括基板與本發(fā)明任意實(shí)施例所述的功率器件，基板用于承載功率器件。

26、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種功率轉(zhuǎn)換電路，功率轉(zhuǎn)換電路用于電流轉(zhuǎn)換、電壓轉(zhuǎn)換、功率因數(shù)校正中的一個或多個；

27、功率轉(zhuǎn)換電路包括電路板以及本發(fā)明任意實(shí)施例所述的功率器件，功率器件與電路板電連接。

28、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種車輛，包括負(fù)載以及本發(fā)明任意實(shí)施例所述的功率轉(zhuǎn)換電路，功率轉(zhuǎn)換電路用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電、將交流電轉(zhuǎn)換為交流電、將直流電轉(zhuǎn)換為直流電或者將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后，輸入到負(fù)載。

29、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種功率器件的制備方法，包括：

30、制備半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底和外延層，襯底為第一摻雜類型；外延層位于襯底的一側(cè)，外延層與襯底的摻雜類型相同；

31、在外延層遠(yuǎn)離襯底的表面形成第一摻雜類型區(qū)；在外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成絕緣層；絕緣層設(shè)置有第一通孔，第一通孔貫穿絕緣層，且露出部分第一摻雜類型區(qū)；

32、在第一通孔內(nèi)部形成歐姆接觸層；

33、在歐姆接觸層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成溝道子層；溝道子層覆蓋歐姆接觸層和絕緣層；

34、在溝道子層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成柵氧子層；柵氧子層覆蓋溝道子層；

35、在柵氧子層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成柵極；柵極覆蓋部分柵氧子層；

36、以柵極作為掩膜板，對溝道子層進(jìn)行第一摻雜類型的離子注入，形成第一子區(qū)和第二子區(qū)，以形成溝道層；第二子區(qū)在襯底的正投影和歐姆接觸層在襯底的正投影重合；溝道層包括第一子區(qū)、第二子區(qū)和第三子區(qū)，第三子區(qū)在襯底的正投影和柵極在襯底的正投影重合；第一子區(qū)位于第三子區(qū)遠(yuǎn)離第二子區(qū)的一側(cè)；第一子區(qū)和第二子區(qū)為第一摻雜類型；

37、刻蝕柵氧子層形成柵氧層；柵氧層覆蓋第二子區(qū)、第三子區(qū)和部分第一子區(qū)。

38、可選的，以柵極作為掩膜板，對溝道子層進(jìn)行第一摻雜類型的離子注入，形成第一子區(qū)和第二子區(qū)，以形成溝道層之后，還包括：

39、在柵氧子層遠(yuǎn)遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成第一掩膜板；

40、圖案化第一掩膜板；

41、通過圖案化后的第一掩膜板對溝道層進(jìn)行第一摻雜類型的離子注入，形成第四子區(qū)；第四子區(qū)位于第一子區(qū)和第三子區(qū)之間，以及位于第三子區(qū)與第二子區(qū)之間；第四子區(qū)的摻雜濃度小于第一子區(qū)的摻雜濃度；

42、去除第一掩膜板。

43、可選的，刻蝕柵氧子層形成柵氧層之前，還包括：

44、在柵極遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成平坦化子層；平坦化子層覆蓋柵極和柵極未覆蓋柵氧子層；

45、刻蝕柵氧子層形成柵氧層，包括：

46、同時刻蝕平坦化子層和柵氧子層，形成平坦化層和柵氧層；使得柵氧層和平坦化層暴露溝道層兩側(cè)邊緣的第一子區(qū)。

47、可選的，在外延層遠(yuǎn)離襯底的表面形成第一摻雜類型區(qū)之前，包括：

48、在外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成第二掩膜板；

49、圖案化第二掩膜板；

50、通過圖案化后的第二掩膜板對外延層進(jìn)行第二摻雜類型的離子注入，形成第二摻雜類型區(qū)；

51、去除第二掩膜板；

52、在外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)形成第三掩膜板；

53、圖案化第三掩膜板；

54、通過圖案化后的第三掩膜板對外延層進(jìn)行第二摻雜類型的離子注入，形成阱區(qū)；

55、去除第三掩膜板。

56、本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案提供的功率器件包括：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括襯底和外延層，襯底為第一摻雜類型；外延層位于襯底的一側(cè)，外延層與襯底的摻雜類型相同；第一摻雜類型區(qū)位于外延層遠(yuǎn)離襯底的表面；絕緣層，絕緣層位于外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，絕緣層設(shè)置有第一通孔，第一通孔貫穿絕緣層，且露出部分第一摻雜類型區(qū)；歐姆接觸層，歐姆接觸層位于第一通孔內(nèi)部；溝道層，溝道層位于歐姆接觸層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，溝道層覆蓋歐姆接觸層和絕緣層；溝道層包括第一子區(qū)、第二子區(qū)和第三子區(qū)，第二子區(qū)在襯底的正投影和歐姆接觸層在襯底的正投影重合；第一子區(qū)位于第三子區(qū)遠(yuǎn)離第二子區(qū)的一側(cè)；第一子區(qū)和第二子區(qū)為第一摻雜類型；柵氧層，柵氧層位于溝道層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵氧層覆蓋第二子區(qū)、第三子區(qū)和部分第一子區(qū)；柵極，柵極位于柵氧層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)，柵極覆蓋部分柵氧層，第三子區(qū)在襯底的正投影和柵極在襯底的正投影重合。本發(fā)明實(shí)施例通過溝道層可以提高器件溝道遷移率；溝道層與第一摻雜類型區(qū)和外延層串聯(lián)，可以在提高器件溝道遷移率的同時，不會影響器件的反向擊穿特性。

57、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。