[發明專利]具有浪涌電流保護的半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201110438836.6
• 申請日: 2007-05-01
• 公開（公告）號: CN102522432A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 伊格爾·桑金;約瑟夫·尼爾·梅里特
• 申請（專利權）人: SSSCIP有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/868
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

關于聯邦政府資助研究的聲明?

按照由美國空軍授予的美國政府資助的合同No.F33615-02-D-2103而實施本發明。美國政府可享有本發明的某些權益。?

技術領域

本發明一般涉及寬帶隙半導體材料的半導體器件，具體地，涉及在碳化硅(SiC)中制備的二極管(包括肖特基勢壘二極管和雙極結型二極管)，并涉及單片集成了這些二極管的結構，包括具有臺面邊緣終止的結構。?

背景技術

包括肖特基和PiN二極管的單片器件已公知(例如，參見美國專利No.6,861,723和文獻1)。美國專利No.6,573,128公開了一種SiC結勢壘肖特基(JBS)/合并的P-I-N肖特基(MPS)柵，其由在穿過外延生長層的等離子體蝕刻所限定的p-型島上沉積的肖特基金屬形成。然而，這種結構不能有效保護自己不受浪涌電流的影響，這是因為在p-型區上缺少p-型歐姆接觸以及由p-型區的輕摻雜所導致的不充分的電導調制。?

美國專利No.6,104,043和No.6,524,900公開了具有通過離子注入形成的重摻雜p-型區的JBS/MPS二極管。然而，如果如美國專利No.6,104,043中所公開的那樣形成對重摻雜注入的p-型區的歐姆接觸，那么在這種結構的漂移區中的電導調制將受到由剩余注入損傷導致的少數載流子壽命較低的影響，甚至在高溫下熱退火之后也是如此。?

美國專利No.4,982,260描述了通過蝕刻穿過由擴散產生的重摻雜p-型阱的p-型發射區的限定。然而，由于(甚至在非常高的溫度下)?摻雜物擴散進入SiC進行得非常緩慢，所以，作為實際的問題，通過離子注入，只能在n-型SiC中形成p-型阱，這就會帶來如上所述的缺點。?

美國專利No.6,897,133記載了通過在p-型材料中蝕刻溝槽并利用p-型外延生長材料填充溝槽、隨后進行化學機械拋光或其它平坦化步驟來形成p-型發射區。然而，這種器件具有在常規工作條件下可顯著限制電流電導的JFET區。?

采用臺面邊緣終止(mesa?edge?termination)的SiC器件也已經公知(文獻2)。然而，對于Si的臺面邊緣終止技術通常不能應用于SiC器件技術，原因在于，關于SiC的蝕刻和消除因蝕刻工藝所導致的損傷的困難(例如，參見美國專利No.5,449,925和文獻3)。在4H-SiC二極管中使用臺面終止也已經被公開了(美國專利No.6,897,133、文獻4和5)。?

仍然需要具有改進特性的半導體器件。?

發明內容

根據第一實施方案，提供了一種半導體器件的制造方法，該方法包括：?

選擇性地蝕刻穿過n-型SiC半導體襯底層上的n-型SiC半導體材料層上的p-型SiC半導體材料層，從而在所述半導體器件的中央部分中暴露出下面的n-型SiC半導體材料；以及?

選擇性地蝕刻穿過所述p-型半導體材料層和所述n-型SiC半導體材料層，從而在所述半導體器件的外圍部分中暴露出下面的n-型SiC半導體襯底層；?

從而，形成臺面結構，所述臺面結構包括在具有側壁和上表面的所述襯底層上的n-型SiC半導體材料的凸起區，還包括由在所述n-型SiC半導體材料的所述上表面的外圍部分上的p-型SiC半導體材料的連續凸起區所環繞的、所述n-型SiC半導體材料的所述上表面的中央部分上的p-型SiC半導體材料的一個或多個離散凸起區；?

對所述半導體器件進行熱氧化，從而在p-型SiC半導體材料的未?蝕刻表面上、在包含n-型半導體材料的所述凸起區的所述側壁的所述半導體器件的已蝕刻表面上、以及在暴露出的半導體襯底材料上形成氧化層；?

在所述氧化層上任選地形成一個或多個介電材料層；?

選擇性地蝕刻穿過所述氧化層，并且選擇性地蝕刻穿過在離散的p-型區之上以及在連續凸起區之上的任何介電材料層，從而暴露出下面的p-型SiC半導體材料；?

選擇性地蝕刻穿過所述氧化層和在暴露的n-型SiC半導體材料之上的任何介電材料層，從而在所述半導體器件的所述中央部分中暴露出下面的n-型SiC半導體材料；?

在所述離散的p-型區的暴露出的p-型SiC半導體材料上、并在所述p-型SiC半導體材料的連續凸起區的暴露出的p-型SiC半導體材料上，形成歐姆接觸；?

在所述歐姆接觸上并在暴露出的n-型SiC半導體材料上沉積肖特基金屬。?

根據第二實施方案，提供了一種半導體器件，該半導體器件包括：?