半導體器件的蜂窩布局的制作方法
【技術領域】
[0001] 本文所公開的主題涉及半導體器件、例如碳化硅（SiC)功率器件，包括場晶體管 (例如MOSFET、DMOSFET、UMOSFET、VM0SFET等）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT)、絕緣基MOS控 制晶閘管（IBMCT)、結型場效應晶體管（JFET)和金屬半導體場效應晶體管（MESFET)。
【背景技術】
[0002] 這一節旨在向讀者介紹可與本公開的各個方面相關的領域的各個方面。在為讀者 提供背景信息以便于對本公開的各個方面的更好理解方面，本論述被認為是有幫助的。相 應地，應當理解，要以此來閱讀這些陳述，而不是認可現有技術。
[0003] 功率轉換裝置廣泛地用于現代電氣系統，以將電力從一種形式轉換成另一種形 式供負載消耗。許多功率電子系統利用各種半導體器件和組件，例如晶閘管、二極管和各 種類型的晶體管（例如，金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET)、結型柵場效應晶體管 (JFET)、絕緣柵雙極晶體管（IGBT)和其他適當晶體管）。
[0004] 具體對于高頻、高電壓和/或高電流應用，與對應硅（Si)器件相比，利用寬帶隙半 導體（例如碳化硅（SiC)、氮化鋁（AlN)、氮化鎵（GaN)等）的器件在高溫操作、降低的導通 電阻和較小的管芯大小方面可提供多個優點。相應地，寬帶隙半導體器件向功率轉換應用 (包括例如配電系統（例如在電力網中）、發電系統（例如在太陽能和風力轉換器中）以及 消費產品（例如電動車輛、電器、電力供應裝置等））提供優點。
【發明內容】
[0005] 在一實施例中，系統包括半導體器件單元，其設置在碳化硅（SiC)半導體層的表 面。半導體器件單元包括：漂移區，具有第一導電類型；阱區，具有第二導電類型，設置成與 漂移區相鄰；源區，具有第一導電類型，設置成與阱區相鄰，溝道區，具有第二導電類型，設 置成與源區相鄰并且接近表面；以及體接觸件區，具有第二導電類型，設置在阱區的一部分 之上，其中體接觸件區基本上設置在半導體器件單元的中心。該器件單元包括分段源和體 接觸件（SSBC)，其設置在表面的一部分之上，其中SSBC包括：體接觸件部分，在體接觸件區 之上基本上設置在半導體器件單元的中心；以及至少一個源接觸件區，設置成與體接觸件 區相鄰并且在源區的一部分之上，其中至少一個源接觸件部分沒有完全包圍SSBC的體接 觸件部分。
[0006] 在一實施例中，系統包括蜂窩半導體器件布局，其具有設置在碳化硅（SiC)半導 體層的表面的多個半導體器件單元。多個蜂窩半導體器件單元各包括：漂移區，具有第一導 電類型；阱區，具有第二導電類型，設置成與漂移區相鄰；源區，具有第一導電類型，設置成 與阱區相鄰。各器件單元的阱區包括設置成接近表面的體接觸件區，以及各器件單元的源 區包括設置成接近表面并且接近體接觸件區的源接觸件區。多個蜂窩半導體器件單元各包 括對稱分段源和體接觸件（SSBC)，其設置在表面的一部分之上，其中，對稱SSBC包括設置 在半導體器件單元的體接觸件區之上的體接觸件部分以及設置成與體接觸件部分相鄰并 且在半導體器件單元的源接觸件區之上的至少一個源接觸件部分，其中至少一個源接觸件 部分沒有完全包圍體接觸件部分。
[0007] 在一實施例中，一種制作在碳化硅（SiC)半導體層的表面的半導體器件單元的方 法包括在SiC半導體層的表面之上形成半導體器件單元的分段源和體接觸件（SSBC)。SSBC 包括體接觸件部分，其設置在半導體層的表面之上并且接近半導體器件單元的體接觸件 區，其中體接觸件部分基本上設置在半導體器件單元的中心之上。SSBC還包括至少一個源 接觸件部分，其設置在半導體層的表面之上并且接近半導體器件單元的源接觸件區，其中 至少一個源接觸件部分僅部分包圍SSBC的體接觸件部分。
[0008] 技術方案1 :一種系統，包括： 半導體器件單元，設置在碳化硅（SiC)半導體層的表面，其中所述半導體器件單元包 括： 漂移區，具有第一導電類型； 阱區，具有第二導電類型，設置成與所述漂移區相鄰； 源區，具有所述第一導電類型，設置成與所述阱區相鄰； 溝道區，具有所述第二導電類型，設置成與所述源區相鄰并且接近所述表面； 體接觸件區，具有所述第二導電類型，設置在所述阱區的一部分之上，其中所述體接觸 件區基本上設置在所述半導體器件單元的中心；以及 分段源和體接觸件（SSBC)，設置在所述表面的一部分之上，其中所述SSBC包括： 體接觸件部分，設置在所述體接觸件區之上基本上在所述半導體器件單元的中心；以 及 至少一個源接觸件部分，設置成與所述體接觸件區相鄰并且在所述源區的一部分之 上，其中所述至少一個源接觸件部分沒有由所述SSBC的所述體接觸件部分完全包圍。
[0009] 技術方案2 :如技術方案1所述的系統，其中，所述SSBC具有與所述表面垂直的對 稱的至少兩個不同鏡平面。
[0010] 技術方案3 :如技術方案1所述的系統，其中，所述體接觸件區的一部分沒有設置 在所述SSBC之下，并且所述體接觸件區的所述部分具有大于或等于所述SSBC的寬度的大 約10%但小于或等于大約50%的寬度。
[0011] 技術方案4 :如技術方案1所述的系統，其中，所述半導體器件單元的一個或多個 組件因制造缺陷而至少部分未對齊或者變形。
[0012] 技術方案5 :如技術方案1所述的系統，其中，所述SSBC包括設置在所述體接觸件 部分的相對側上的至少兩個源接觸件部分。
[0013] 技術方案6 :如技術方案5所述的系統，其中，所述至少兩個源接觸件部分沒有通 過所述體接觸件部分完全相互隔離。
[0014] 技術方案7 :如技術方案1所述的系統，其中，所述SSBC具有延長的矩形形狀。
[0015] 技術方案8 :如技術方案1所述的系統，其中，所述溝道區具有延長的六邊形形狀。
[0016] 技術方案9 :如技術方案1所述的系統，其中，所述半導體器件單元包括場效應晶 體管（FET)、絕緣柵雙極晶體管（IGBT)、絕緣基MOS控制晶閘管（IBMCT)、結型場效應晶體管 (JFET)或者金屬半導體場效應晶體管（MESFET)。
[0017] 技術方案10 :-種系統，包括： 蜂窩半導體器件布局，包括設置在碳化硅（SiC)半導體層的表面的多個半導體器件單 元，其中所述多個蜂窩半導體器件單元各包括： 漂移區，具有第一導電類型； 阱區，具有第二導電類型，設置成與所述漂移區相鄰，其中所述阱區包括設置成接近所 述表面的體接觸件區； 源區，具有所述第一導電類型，設置成與所述阱區相鄰，其中所述源區包括設置成接近 所述表面并且接近所述體接觸件區的源接觸件區；以及 對稱分段源和體接觸件（SSBC)，設置在所述表面的一部分之上，其中所述對稱SSBC包 括： 體接觸件部分，設置在所述半導體器件單元的所述體接觸件區之上；以及 至少一個源接觸件部分，設置成與所述體接觸件部分相鄰并且在所述半導體器件單 元的所述源接觸件區之上，其中所述至少一個源接觸件部分沒有完全包括所述體接觸件部 分。
[0018] 技術方案11 :如技術方案10所述的系統，其中，所述蜂窩半導體器件布局配置成 使得（2LA -+WcJ大于（2U+W胃）或者使得（2LA+2LA -+WcJ大于W胃或者其組合， 其中U是溝道長度，Lh to _是歐姆區的長度，Wcihni是所述歐姆區的寬度，以及Wifet是所述 多個蜂窩半導體器件單元的JFET區的寬度。
[0019] 技術方案12 :如技術方案11所述的系統，其中，所述蜂窩半導體器件布局提供比 具有與所述蜂窩半導體器件布局相同的La _、Wcihn^P W ;FET的帶狀半導體器件布局更 大的溝道寬度（WJ或者更大的JFET密度（Difet)或者其組合。
[0020] 技術方案13 :如技術方案10所述的系統，其中，所述蜂窩半導體器件布局配置成 使得（(4Lch t。-+WWciJ · (2Lch+2Lch t。-+WWjfet))大于（2 · (2Lch t。-+VWp) · (2Lch+ 2Lch ^JUWjfet))或者使得（(UAhtocihn^WWcJ WLcMLchto-+WWjfet))大 于（2(2U+2U t。-+WJWp) · (2LA+2LAt。JWc^Wifet))或者其組合，其中 La是溝道長度， U t。^是所述歐姆區的長度，W ^是所述歐姆區的寬度，W n是所述源接觸件區的寬度，W肩 所述體接觸件區的寬度，以及Wifet是所述多個蜂窩半導體器件單元的JFET區的寬度。
[0021] 技術方案14 :如技術方案13所述的系統，其中，所述蜂窩半導體器件布局相對于 具有與所述蜂窩半導體器件布局相同的1^、La t。_、Wcihn0 Wn、WjP Wifet的不同蜂窩半導體 器件布局提供更大溝道寬度（WJ或者更大JFET密度（Difet)或者其組合。
[0022] 技術方案15 :如技術方案10所述的系統，其中，所述蜂窩半導體器件布局包括布 置成行、成列或者兩者的所述多個半導體器件單元。
[0023] 技術方案16 :如技術方案15所述的系統，其中，所述行或列相互偏離。
[0024] 技術方案17 :如技術方案10所述的系統，其中，各對稱SSBC基本上設置在其相應 半導體器件單元的中心。
[0025] 技術方案18 :-種在碳化硅（SiC)半導體層的表面處制作半導體器件單元的方 法，包括： 在所述SiC半導體層的表面之上形成半導體器件單元的分段源和體接觸件（SSBC)，其 中所述SSBC包括： 體接觸件部分，設置在所述半導體層的所述表面之上并且接近所述半導體器件單元的 體接觸件區，其中所述體接觸件部分基本上設置在所述半導體器件單元的中心之上；以及 至少一個源接觸件部分，其設置在所述半導體層的所述表面之上并且接近所述半導體 器件單元的源接觸件區，其中所述至少一個源接觸件部分僅部分包圍所述SSBC的體接觸 件部分。
[0026] 技術方案19 :如技術方案18所述的方法，其中，所述SSBC具有與所述表面垂直的 對稱的兩個平面。
[0027] 技術方案20 :如技術方案18所述的方法，包括在形成所述SSBC之前在半導體層 的所述表面中形成分段源和體接觸件（SSBC)區，包括：在所述半導體層的所述表面中形成 具有第一導電類型的體接觸件區，其中所述體接觸件區基本上設置在所述半導體器件單元 的中心。
【附圖說明】
[0028] 通過參照附圖閱讀以下詳細描述，將會更好地了解本發明的這些及其他特征、方 面和優點，附圖中，相似標號在附圖中通篇表示相似部件，附圖包括： 圖1是典型平面MOSFET器件的示意圖； 圖2是示出典型MOSFET器件的各個區域的電阻的示意圖； 圖3A是按照本方式的實施例、具有對稱分段源和體接觸件（SSBC)區的半導體器件單 元的俯視圖； 圖3B是具有對稱SSBC區的器件單元的另一個實施例的俯視圖，并且示出放大的制造 缺陷； 圖3C是按照本方式的實施例、具有帶對稱分段源和體接觸件（SSBC)的矩形器件單元 的SSBC蜂窩器件布局的俯視圖； 圖4是圖3C所示的SSBC蜂窩器件布局實施例的一部分的截面圖； 圖5是圖3C所示的SSBC蜂窩器件布局實施例的另一個部分的截面圖； 圖6是具有帶對稱SSBC的分段矩形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例的 頂視圖； 圖7是具有帶對稱SSBC的延長六邊形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例 的頂視圖； 圖8是具有帶不對稱SSBC的矩形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例的頂 視圖； 圖9是具有帶不對稱SSBC的六邊形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例的 頂視圖； 圖10是具有帶不對稱SSBC的正方形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例 的頂視圖； 圖11是具有帶不對稱SSBC的六邊形器件單元的SSBC蜂窩器件布局的另一個實施例 的頂視圖； 圖12A是包括連續源接觸件帶和連續體接觸件帶的非蜂窩帶器件布局的一實施例的 俯視圖； 圖12B是包括具有分段源/體接觸件帶的非蜂窩帶階梯器件布局的一實施例的俯視 圖； 圖12C是包括沒有SSBC的正方形器