【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆。
技术介绍
1、金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)制备的半导体器件具有导通电阻小、可高速运行且开关损耗低等优点，是第三代宽禁带半导体半导体器件的发展方向。
2、现有的第三代宽禁带半导体mosfet半导体器件的开关速率和器件可靠性还需要得到进一步提高，才能满足实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆，以提高半导体器件的开关速度和器件可靠性。
2、根据本专利技术的一方面，提供了一种半导体器件，包括：
3、半导体本体，包括相对设置的第一表面和第二表面；
4、所述半导体本体包括第一外延层和第二外延层，所述第二外延层设置于所述第一表面，所述第一外延层用于支撑所述第二外延层；
5、所述第二外延层的导电类型和所述第一外延层的导电类型相反；所述半导体本体包括碳化硅材料；或者，所述半导体本体包括氮化镓材料；
6、所述第二外延层包括阱区和第一区域，所述阱区和所述第二外延层的导电类型和掺杂浓度相同；所述第一区域设置于所述第一表面，所述第一区域和所述阱区的导电类型相反，所述阱区设置于所述第一区域远离所述第一表面的一侧；
7、栅极结构，所述栅极结构包
8、源极，所述源极位于所述第一表面，或者，所述源极从所述第一表面延伸至所述半导体本体中；所述层间介质层用于绝缘所述栅极和所述源极；
9、漏极，所述漏极位于所述第二表面。可选地，所述栅介质层包括铁电薄膜栅介质层。
10、可选地，所述栅介质层的材料包括钛酸钡(bt)、钛酸铅(pt)、锆钛酸铅(pzt)、钛酸锶钡(bst)以及铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)中的至少一种。
11、可选地，所述栅极结构包括沟槽型栅极结构；
12、所述第一表面设置有第一凹槽；
13、所述栅介质层位于第一凹槽的底部和侧壁；
14、所述栅极位于所述栅介质层远离所述半导体本体的一侧；
15、所述层间介质层位于所述栅极远离所述栅介质层的一侧。
16、可选地，所述源极包括沟槽型结构；
17、所述第一表面设置有第二凹槽；
18、所述源极从所述第一表面延伸至所述第二凹槽内。
19、可选地，所述栅极结构包括平面型栅极结构；
20、所述栅介质层位于所述第一表面；
21、所述栅极位于所述栅介质层远离所述第一表面的一侧；
22、所述层间介质层位于所述栅极远离所述栅介质层的一侧。
23、可选地，所述源极包括平面型源极结构；
24、所述源极设置于所述第一表面。
25、根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：
26、提供半导体本体，所述半导体本体包括相对设置的第一表面和第二表面；所述半导体本体包括第一外延层和第二外延层，所述第二外延层设置于所述第一表面，所述第一外延层用于支撑所述第二外延层；所述第二外延层的导电类型和所述第一外延层的导电类型相反；所述半导体本体包括碳化硅材料；或者，所述半导体本体包括氮化镓材料；所述第二外延层包括阱区，所述阱区和所述第二外延层的导电类型和掺杂浓度相同；
27、在所述第二外延层内形成第一区域，所述第一区域位于所述第一表面，所述第一区域和所述阱区的导电类型相反，所述阱区设置于所述第一区域远离所述第一表面的一侧；
28、在所述第一表面形成栅极结构，所述栅极结构包括栅介质层、栅极和层间介质层；所述栅极结构位于所述第一表面，或者，所述栅极结构从所述第一表面延伸至所述半导体本体中；所述栅介质层用于绝缘所述栅极和所述半导体本体；所述栅介质层的介电常数大于氧化硅的介电常数，所述栅介质层的介电电容为负值，所述栅介质层具有自发极化特性；
29、在所述第一表面形成源极，所述源极位于所述第一表面，或者，所述源极从所述第一表面延伸至所述半导体本体中；所述层间介质层用于绝缘所述栅极和所述源极；
30、在所述第二表面形成漏极。
31、根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率模块，包括基板与至少一个如本专利技术实施例任意所述的半导体器件，基板用于承载半导体器件。
32、根据本专利技术的另一方面，提供了一种功率转换电路，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；
33、功率转换电路包括电路板以及至少一个如本专利技术实施例任意所述的半导体器件，半导体器件与电路板电连接。
34、根据本专利技术的另一方面，提供了一种车辆，包括负载以及如本专利技术实施例任意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。
35、本专利技术实施例提供的半导体器件及制备方法、功率模块、功率转换电路和车辆，该半导体器件中的栅极结构包括栅介质层，栅介质层的介电电容为负值，该介质电容与层间介质层引起的金属-氧化物-半导体电容串联，增大了内部栅电压，从而降低了亚阈值摆幅，甚至可以将亚阈值摆幅降低到60mv·dec-1以下，即达到突破玻尔兹曼极限60mv·dec-1的性能。由于亚阈值摆幅是衡量晶体管开启与关联状态之间相互转换速率的性能指标，亚阈值摆幅越小意味着mosfet半导体器件开启或者关断的速率越快。因此，上述技术方案提高了半导体器件的开关速度。
36、其中，栅介质层的介电常数大于氧化硅的介电常数，更好实现了栅极和半导体本体之间的电绝缘，提高了半导体器件的载流子的输运控制能力，从而有助于降低漏电流。
37、且栅介质层具有自发极化特性，在撤去栅极控制电压后，由于栅介质层具有自发极化特性，还有剩余极化场能有稳定作用在碳化硅或者氮化镓半导体沟道中，作为栅介质层利用静电场效应可以起到浮栅的作用，在半导体器件工作时无需外延栅极控制电压输入，便可以有效调控沟道载流子浓度，显著抑制器件功耗，尤其是有助于深度耗尽碳化硅或者氮化镓半导体沟道中的载流子，降低漏电流。
38、再有，第二外延层的导电类型和第一外延层的导电类型相反，第二外延层和阱区的导电类型和掺杂浓度相等，因此第一外延层和第二外延层构成叠层pn结，阱区的形成无需对第一外延层通过离子注入工艺形成，避免了离子注入工艺对第一外延层产生晶格缺陷，减少了mosfe本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅介质层包括铁电薄膜栅介质层。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述栅介质层的材料包括钛酸钡(BT)、钛酸铅(PT)、锆钛酸铅(PZT)、钛酸锶钡(BST)以及铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极结构包括沟槽型栅极结构；
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述源极包括沟槽型结构；
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极结构包括平面型栅极结构；
7.根据权利要求4或6所述的半导体器件，其特征在于，所述源极包括平面型源极结构；
8.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：
9.一种功率模块，其特征在于，包括基板与至少一个如权利要求1-7任一所述的半导体器件，基板用于承载半导体器件。
10.一种功率转换电路，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
11.一种车辆，其特征在于，包括负载以及如权利要求10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。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅介质层包括铁电薄膜栅介质层。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述栅介质层的材料包括钛酸钡(bt)、钛酸铅(pt)、锆钛酸铅(pzt)、钛酸锶钡(bst)以及铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极结构包括沟槽型栅极结构；
5.根据权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述源极包括沟槽型结构；
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极结构包括平面型栅极结构；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢柳，史田超，
申请(专利权)人：安徽长飞先进半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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