[發(fā)明專利]碳化硅功率器件終端及其制作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710593222.2
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107293599A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田曉麗;白云;楊成樾;湯益丹;陳宏;劉新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 方丁一

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域，具體涉及一種碳化硅功率器件終端及其制作方法。

背景技術(shù)

第三代半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)，具有禁帶寬度大，臨界擊穿場強高、熱導(dǎo)率和電子飽和速率高等優(yōu)點，非常適合制作高壓、高溫、高頻、大功率半導(dǎo)體器件。碳化硅功率器件(SiC二極管、SiC MOSFET等)作為新一代高效能電力電子器件已成為電力電子技術(shù)最為重要的發(fā)展方向，在新能源汽車、軌道交通、機車牽引、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景和發(fā)展，而碳化硅功率器件具有高耐壓特性的一個重要條件是具有良好的終端結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的終端結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，同時終端占據(jù)芯片總面積大，不利于提高電流，且對表面電荷敏感，容易受到界面不穩(wěn)定性和氧化層電荷的影響，從而影響器件表面電場分布，進而影響器件擊穿電壓以及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述技術(shù)問題，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種碳化硅功率器件終端及其制作方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種碳化硅功率器件終端，包括：第一重摻雜類型或第二重摻雜類型SiC襯底；第一輕摻雜類型SiC外延層，生長在所述第一重摻雜類型或第二重摻雜類型SiC襯底上；具有凹槽結(jié)構(gòu)的第二重摻雜類型主結(jié)和第一摻雜類型截止環(huán)，形成在所述第一輕摻雜類型SiC外延層頂部；以及至少一個第二重摻雜類型分壓溝槽，形成在所述第二重摻雜類型主結(jié)和第一摻雜類型截止環(huán)之間。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述第二重摻雜類型分壓溝槽一側(cè)設(shè)置第一摻雜類型場限環(huán)，另一側(cè)設(shè)置第二摻雜類型場限環(huán)。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述第二重摻雜類型分壓溝槽的深度大于其兩側(cè)場限環(huán)的深度。

在本發(fā)明的一些實施例中，碳化硅功率器件終端還包括：鈍化層，設(shè)置在所述第一輕摻雜類型SiC外延層頂部上并填充所述第二重摻雜類型主結(jié)的凹槽結(jié)構(gòu)以及所述第二重摻雜類型分壓溝槽。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一摻雜類型為N形或P型，第二摻雜類型為P形或N型。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種碳化硅功率器件終端的制作方法，包括：在第一重摻雜類型或第二重摻雜類型SiC襯底上生長第一輕摻雜類型SiC外延層；在第一輕摻雜類型SiC外延層頂部形成具有凹槽結(jié)構(gòu)的第二重摻雜類型主結(jié)、第一摻雜類型截止環(huán)以及位于第二重摻雜類型主結(jié)和第一摻雜類型截止環(huán)之間的至少一個第二重摻雜類型分壓溝槽。

在本發(fā)明的一些實施例中，在第一輕摻雜類型SiC外延層頂部形成具有凹槽結(jié)構(gòu)的第二重摻雜類型主結(jié)、第一摻雜類型截止環(huán)以及位于第二重摻雜類型主結(jié)和第一摻雜類型截止環(huán)之間的至少一個第二重摻雜類型分壓溝槽包括：采用刻蝕工藝在第一輕摻雜類型SiC外延層頂部形成多個凹槽分別對應(yīng)第二重摻雜類型主結(jié)和第二重摻雜類型分壓溝槽；將第二摻雜類型離子注入所述多個凹槽的底部和側(cè)壁形成第二重摻雜類型主結(jié)和第二重摻雜類型分壓溝槽；將第一摻雜類型離子注入截止環(huán)注入?yún)^(qū)形成第一摻雜類型截止環(huán)。

在本發(fā)明的一些實施例中，還包括：在完成第一摻雜類型離子和第二摻雜類型離子注入后進行激活退火。

在本發(fā)明的一些實施例中，還包括：將第一摻雜類型離子和第二摻雜類型離子分別注入第二重摻雜類型分壓溝槽兩側(cè)形成第一摻雜類型場限環(huán)和第二摻雜類型場限環(huán)。

在本發(fā)明的一些實施例中，還包括：沉積鈍化層于所述第一輕摻雜類型SiC外延層頂部上并填充所述第二重摻雜類型主結(jié)的凹槽結(jié)構(gòu)以及所述第二重摻雜類型分壓溝槽。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

在主結(jié)與截止環(huán)之間形成的分壓溝槽，能夠降低器件表面的峰值電場，有利于提高器件的擊穿電壓；

在分壓溝槽兩側(cè)形成的P型場限環(huán)和N型場限環(huán)結(jié)構(gòu)，能夠屏蔽鈍化層中的正電荷和負電荷，改善表面電場分布，保證器件耐壓的同時提高器件耐電荷性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中碳化硅功率器件終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實施例中碳化硅功率器件終端的制作方法的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明某些實施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實施例將被示出。實際上，本發(fā)明的各種實施例可以許多不同形式實現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為限于此數(shù)所闡述的實施例；相對地，提供這些實施例使得本發(fā)明滿足適用的法律要求。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。