[發(fā)明專利]一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011059252.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112349771A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-09
• 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: 北京精金石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 肖樂(lè)愈秋

1.一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括器件元胞和埋層型終端，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)行離子注入形成門極區(qū)（7），位于所述N基區(qū)（6）上的P+陽(yáng)極區(qū)（5）；所述埋層型終端距離P-漂移區(qū)（4）上表面的深度d≧0.3um。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述埋層型終端包括臺(tái)面刻蝕終端延伸結(jié)構(gòu)（8）和離子注入工藝形成的埋層型結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)（9）。

3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述埋層型結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)（9）距離P-漂移區(qū)（4）上表面的深度d≧0.3um。

4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述埋層型結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)（9）包括JTE1劑量區(qū)域（92）和JTE2劑量區(qū)域（93），所述JTE2劑量區(qū)域（93）部分重合在JTE1劑量區(qū)域（92）上形成埋層型多環(huán)調(diào)制JTE或埋層型三區(qū)域JTE；所述JTE2劑量區(qū)域（93）全部重合在JTE1劑量區(qū)域（92）上形成埋層型場(chǎng)限環(huán)JTE或埋層型保護(hù)環(huán)輔助JTE。

5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述臺(tái)面刻蝕終端延伸結(jié)構(gòu)（8）包括在N基區(qū)形成的刻蝕臺(tái)面和從N基區(qū)刻蝕到P-漂移區(qū)形成的刻蝕平面。

6.一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，

（1）清洗碳化硅外延片；

（2）在外延片上淀積SiO2氧化層，刻蝕形成陽(yáng)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，激活離子；

（5）埋層型終端的制備；

i）臺(tái)面刻蝕,從N基區(qū)刻蝕到P-漂移區(qū)，最終形成臺(tái)面刻蝕終端延伸結(jié)構(gòu)（8）；

ii）對(duì)P-漂移區(qū)進(jìn)行第一次離子注入，本次離子區(qū)域分成四次不同注入能量和注入劑量，形成均勻分布區(qū)域，離子注入深度距上表面的距離d≧0.3um；

iii）對(duì)P-漂移區(qū)進(jìn)行第二次離子注入，第二次離子注入深度與第一次離子注入深度一致，最終形成埋層型結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)（9），本次離子區(qū)域分成四次不同注入能量和注入劑量，形成均勻分布區(qū)域，第一次注入劑量是第二次注入劑量的兩倍，注入能量一致；

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(yáng)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。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(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(guò)探針確定刻蝕深度。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，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，隨后高溫退火激活氮離子。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述埋層型結(jié)終端延伸結(jié)構(gòu)（9）采用兩步離子注入，第一步離子注入劑量為4e12cm^-2-1.8e13cm^-2，第二步注入劑量為2e12cm^-2-9e12cm^-2，第一步離子注入中四次注入的能量和劑量依次遞減，第二步離子注入中四次注入的能量和劑量依次遞減。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳化硅器件埋層型終端結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，第一步離子注入的部分為JTE1劑量區(qū)域（92），第二步離子注入為JTE2劑量區(qū)域（93），所述JTE2劑量區(qū)域（93）與JTE1劑量區(qū)域（92）重合部分形成JTE1+JTE2劑量交錯(cuò)區(qū)域（91）。