功率器件及其制备方法、功率模块、功率转换电路及车辆与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种功率器件及其制备方法、功率模块、功率转换电路及车辆。

背景技术：

1、沟槽型碳化硅功率器件具有电流密度大，元胞节距(cell pitch)小等优点，应用广泛。现有的沟槽型碳化硅功率器件，电场屏蔽层的离子容易扩散至沟道区域，造成阈值电压漂移，影响碳化硅功率器件的性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种功率器件及其制备方法、功率模块、功率转换电路及车辆，以避免电场屏蔽层的离子扩散至沟道区域造成阈值电压漂移，提升碳化硅功率器件的性能。

2、根据本发明的一方面，提供了一种功率器件，包括：

3、衬底以及设置于衬底一侧的外延层；

4、所述外延层远离所述衬底的表面设置有源极沟槽、栅极沟槽、第一层和第二层；其中，所述第二层位于所述第一层远离所述衬底的一侧，所述第一层的导电类型和所述第二层的导电类型不同，所述第二层的导电类型与所述外延层的导电类型相同；所述源极沟槽内设置有电场屏蔽层；所述第一层和所述第二层位于所述电场屏蔽层和所述栅极沟槽之间；

5、所述电场屏蔽层和所述第一层之间设置有阻隔结构；所述阻隔结构用于阻挡所述电场屏蔽层的离子向所述第一层扩散。

6、可选的，所述阻隔结构远离所述衬底的表面与所述第二层远离所述衬底的表面平齐，且所述阻隔结构邻近所述衬底的表面与所述衬底的距离，小于所述栅极沟槽的底面与所述衬底的距离。

7、可选的，所述阻隔结构覆盖所述第一层邻近所述阻隔结构的表面。

8、可选的，所述阻隔结构包括阻隔沟槽，或者，所述阻隔结构包括阻隔沟槽以及填充于所述阻隔沟槽内的阻隔材料。

9、可选的，所述栅极沟槽内设置有第一绝缘层和栅极，所述第一绝缘层位于所述栅极和所述外延层之间；

10、所述源极沟槽内设置有第二绝缘层和沟槽源极，所述第二绝缘层设置于所述沟槽源极和所述电场屏蔽层之间；

11、沿所述电场屏蔽层指向所述第一层的方向，所述阻隔结构的宽度与所述第一绝缘层的厚度的比值小于或等于2，所述阻隔结构的宽度与所述第二绝缘层的厚度的比值小于或等于2；

12、所述阻隔材料、所述第一绝缘层和所述第二绝缘层采用的材料相同。

13、可选的，所述阻隔材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

14、可选的，沿所述电场屏蔽层指向所述第一层的方向，所述阻隔结构宽度为0.1微米-0.3微米。

15、可选的，所述阻隔结构与所述电场屏蔽层相邻设置。

16、可选的，所述功率器件还包括第三绝缘层、源极金属和漏极金属；

17、所述第三绝缘层设置于所述外延层远离所述衬底的一侧，且所述第三绝缘层覆盖所述栅极沟槽；所述源极金属设置于所述第三绝缘层远离所述衬底的一侧，所述源极沟槽与所述栅极沟槽之间的所述第二层和所述源极金属接触；所述电场屏蔽层与所述源极金属接触；

18、所述漏极金属设置于所述衬底远离所述外延层的一侧。

19、根据本发明的另一方面，提供了一种功率模块，包括基板与至少一个如本发明任意实施例所述的功率器件，所述基板用于承载所述功率器件。

20、根据本发明的另一方面，提供了一种功率转换电路，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；

21、所述功率转换电路包括电路板以及至少一个如本发明任意实施例所述的功率器件，所述功率器件与所述电路板电连接。

22、根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括负载以及如本发明任意实施例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。

23、根据本发明的另一方面，提供了一种功率器件的制作方法，包括：

24、在衬底一侧形成外延层；

25、形成源极沟槽、栅极沟槽、第一层、第二层、电场屏蔽层和阻隔结构；其中，源极沟槽、栅极沟槽、第一层和第二层均设置于所述外延层远离所述衬底的表面，所述第二层位于所述第一层远离所述衬底的一侧；所述第一层的导电类型和所述第二层的导电类型不同，所述第二层的导电类型与所述外延层的导电类型相同；所述电场屏蔽层设置在所述源极沟槽内，所述第一层和所述第二层位于所述电场屏蔽层和所述栅极沟槽之间；所述阻隔结构设置于所述电场屏蔽层和所述第一层之间，所述阻隔结构用于阻挡所述电场屏蔽层的离子向所述第一层扩散。

26、可选的，形成源极沟槽、栅极沟槽、第一层、第二层、电场屏蔽层和阻隔结构，包括：

27、形成第一导电类型层和第二导电类型层；其中，所述第二导电类型层设置于所述第一导电类型层远离所述衬底的一侧；

28、形成所述源极沟槽；

29、对所述源极沟槽内的外延层进行离子注入，形成电场屏蔽区；

30、形成所述栅极沟槽；其中，形成所述栅极沟槽后剩余的所述第一导电类型层和所述第二导电类型层位于所述电场屏蔽层和所述栅极沟槽之间；

31、形成阻隔沟槽、所述第一层和所述第二层；其中，形成所述阻隔沟槽后剩余的所述第一导电类型层为所述第一层，形成所述阻隔沟槽后剩余的所述第二导电类型层为所述第二层，所述阻隔沟槽设置于所述电场屏蔽层与所述第一层之间；

32、进行高温退火处理；

33、在所述阻隔沟槽中填充阻隔材料，形成阻隔结构。

34、可选的，在所述阻隔沟槽中填充阻隔材料，形成阻隔结构的同时，还包括：

35、在所述栅极沟槽和所述源极沟槽内填充阻隔材料，形成第一绝缘层和第二绝缘层；其中，所述第一绝缘层位于所述栅极沟槽内，所述第二绝缘层位于所述源极沟槽内，沿所述电场屏蔽层指向所述第一层的方向，所述阻隔结构的宽度与所述第一绝缘层的厚度的比值小于或等于2，所述阻隔结构的宽度与所述第二绝缘层的厚度的比值小于或等于2。

36、本发明实施例提供的功率器件包括：外延层远离衬底的表面设置有源极沟槽、栅极沟槽、第一层和第二层；源极沟槽内设置有电场屏蔽层；电场屏蔽层和第一层之间设置有阻隔结构；通过设置阻隔结构阻挡电场屏蔽层的离子向第一层扩散，可以避免离子扩散至沟道区域造成阈值电压漂移，提升碳化硅功率器件的性能。

37、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种功率器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的功率器件，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的功率器件，其特征在于：

6.根据权利要求4所述的功率器件，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：

10.一种功率模块，其特征在于，包括基板与至少一个如权利要求1-9任一项所述的功率器件，所述基板用于承载所述功率器件。

11.一种功率转换电路，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；

12.一种车辆，其特征在于，包括负载以及如权利要求11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。

13.一种功率器件的制作方法，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的功率器件的制作方法，其特征在于，形成源极沟槽、栅极沟槽、第一层、第二层、电场屏蔽层和阻隔结构，包括：

15.根据权利要求14所述的功率器件的制作方法，其特征在于，