[發(fā)明專利]一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011059251.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN112349770B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;俞恒裕;梁世維;劉航志;江希;彭子舜;岳偉;楊余;張倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L21/8258
• 代理公司: 南昌合達(dá)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36142
• 代理人: 陳龍

1.一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括器件元胞和復(fù)合終端，所述復(fù)合終端包括斜面刻蝕工藝形成的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)(8)和離子注入工藝形成的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)(9)；

所述器件元胞包括：N+SiC襯底(2)；位于所述N+SiC襯底(2)上的P緩沖層(3)；位于所述P緩沖層(3)上的P-漂移區(qū)(4)；位于所述P-漂移區(qū)(4)上的N基區(qū)(6)，在N基區(qū)(6)上進(jìn)行離子注入形成高濃度的門極區(qū)(7)，形成歐姆接觸；位于所述N基區(qū)(6)上的P+陽極區(qū)(5)；

所述斜面刻蝕工藝形成的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)(8)包括在N基區(qū)(6)形成的刻蝕斜面和從N基區(qū)(6)刻蝕到P-漂移區(qū)(4)形成的刻蝕平面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述離子注入工藝形成的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)(9)包括JTE1劑量區(qū)域(92)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述離子注入工藝形成的結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)(9)還包括JTE2劑量區(qū)域(93)，所述JTE2劑量區(qū)域(93)部分或全部疊加在JTE1劑量區(qū)域(92)上。

4.一種用于碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，(1)清洗碳化硅門極可關(guān)斷晶閘管外延片；

(2)在外延片沉積保護(hù)層，刻蝕形成陽極臺(tái)面；

(3)門極臺(tái)面刻蝕；

(4)門極區(qū)域進(jìn)行離子注入，形成高濃度區(qū)域便于形成歐姆接觸，隨后高溫退火處理，激活氮離子；

(5)復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備；

i)第一次刻蝕斜面，僅在N基區(qū)刻蝕，形成5°-60°刻蝕斜角，刻蝕斜面JTE長度為60um-100um，刻蝕深度為1.2um-1.7um；

ii)第二次斜面刻蝕從N基區(qū)刻蝕到P-漂移區(qū)，刻蝕的斜角和第一次刻蝕參數(shù)一致，刻蝕深度為0.5um-2um,刻蝕長度為剩余的整個(gè)終端；

iii)在第二次刻蝕斜角后，對(duì)P-漂移區(qū)進(jìn)行第一次離子注入形成JTE1劑量區(qū)域(92)，注入劑量為4e12cm-2-2.7e13cm-2，本次離子區(qū)域分成四次不同注入能量和注入劑量，且四次注入的能量和劑量依次遞減，形成均勻分布區(qū)域；

iV)退火工藝處理；

(6)在外延片上表面進(jìn)行鈍化，形成兩層氧化層；

(7)刻蝕出陽極接觸區(qū)，在其表面濺射金屬、退火形成P+歐姆接觸和N+門極區(qū)的歐姆接觸；

(8)再進(jìn)行鈍化、刻蝕形成接觸窗口濺射鋁金屬；隨后在外延片下表面形成陰極歐姆接觸。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，第一步離子注入中四次注入的能量和劑量分別為180keV，3.55e12cm-2；120keV,2.28e12cm-2；65keV,2e12cm-2；20keV,1.17e12cm-2。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟5中還包括對(duì)P-漂移區(qū)進(jìn)行第二次離子注入，形成JTE2劑量區(qū)域(93)，所述JTE2劑量區(qū)域(93)與JTE1劑量區(qū)域(92)疊加部分形成JTE1+JTE2劑量交錯(cuò)區(qū)域(91)，第二次離子注入劑量為2e12cm-2-9e12cm-2，本次離子區(qū)域分成四次不同注入能量和注入劑量，且四次注入的能量和劑量依次遞減。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，第二步離子注入中四次注入的能量和劑量分別為180keV,1.8e12cm-2；120keV,1.14e12cm-2；65keV,1e12cm-2；20keV,0.56e12cm-2。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳化硅功率器件復(fù)合終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟3中對(duì)門極臺(tái)面反復(fù)刻蝕，并通過探針確定刻蝕深度；步驟4在門極區(qū)域進(jìn)行氮離子注入，形成高濃度區(qū)域便于形成歐姆接觸，隨后高溫退后激活氮離子。