[發明專利]一種具有臺階結構的碳化硅功率器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201711461770.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108281491B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 楊嘯威;葉念慈;劉成
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

本發明公開了一種具有臺階結構的碳化硅功率器件及其制作方法，所述碳化硅功率器件由下至上包括歐姆接觸電極、N⁺SiC襯底層、N^?SiC外延層及肖特基接觸電極，還包括間隔排列的若干P型結終端；所述肖特基接觸電極設于所述N^?SiC外延層的中央，所述P型結終端為封閉環結構并依次繞設于所述肖特基接觸電極外圍；所述N^?SiC外延層上表面的邊緣低于中央形成環形臺階，所述P型結終端分布于所述N^?SiC外延層環形臺階的高低兩個臺階面上并與N^?SiC外延層形成PN異質結。本發明可改善SiC功率器件結邊緣電場集中現象，獲得高擊穿電壓的碳化硅器件。

技術領域

本發明涉及半導體器件，特別是涉及一種具有臺階結構的碳化硅功率器件及其制備方法。

背景技術

基于寬禁帶半導體材料(如碳化硅(SiC)，氮化鎵(GaN))的功率器件可以提供更大的擊穿電壓和功率密度，有望被廣泛應用于下一代電力轉換中。在SiC功率器件中，由于結的不連續性，電力線往往集中在結的邊緣，造成結邊緣處高電場的存在。高場的存在將導致結邊緣的提早擊穿，極大地限制了器件的反向擊穿電壓。于是在SiC功率器件的設計及制作中，往往會采用各式的結終端技術來緩解邊緣電場集中效應，提高器件的擊穿電壓。常見的結終端技術包括保護環、終端結擴展以及場版結構等。其中，保護環、終端結擴展技術由于不依賴于高質量的介質材料，廣為實際器件制作所采用。SiC功率器件一般基于N型SiC襯底和作為漂移區的弱N型外延層。相應的，采用P型SiC作為結終端以形成耗盡區來分散結邊緣電場。

目前，該P型SiC區域的制作可以通過外延生長和離子注入的方式。其中，外延生長是在N型SiC層上直接整面生長P型SiC，由于P型SiC生長溫度往往較高(1500℃)，在生長過程中不可避免有一些P型雜質(如Al)擴散到弱N型SiC中，對N型SiC表面形成自摻雜，甚至將該區域轉化成P型，導致N型SiC表面摻雜特性改變，進而影響到低器件開啟電壓的獲得；針對SiC的P型離子注入往往需要先進的設備如高溫離子注入機和超高溫退火爐來完成，且具有復雜的制程工藝，成本高，這制約了其產業化發展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術之不足，提供一種具有臺階結構的碳化硅功率器件及其制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種具有臺階結構的碳化硅功率器件，所述碳化硅功率器件由下至上包括歐姆接觸電極、N⁺SiC襯底層、N^-SiC外延層及肖特基接觸電極，還包括間隔排列的若干P型結終端；所述肖特基接觸電極設于所述N^-SiC外延層的中央，所述P型結終端為封閉環結構并依次繞設于所述肖特基接觸電極外圍；所述N^-SiC外延層上表面的邊緣低于中央形成環形臺階，所述P型結終端分布于所述N^-SiC外延層環形臺階的高低兩個臺階面上并與N^-SiC外延層形成PN異質結。

可選的，所述臺階結構的高度落差為0.5～2μm。

可選的，所述P型結終端由P型氧化物形成。

可選的，所述P型氧化物是P型NiO，SnO、Cu₂O、CuAlO₂、CuInO₂、CuGaO₂，SuCu₂O₂、CuScO₂中的至少一種。

可選的，所述N^-SiC外延層和肖特基接觸電極之間還設有若干P型結構，所述P型結構為條形且平行間隔排列，所述P型結構與所述P型結終端由相同材料形成。