[發明專利]一種碳化硅器件埋層型終端結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202011059252.3
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112349771A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）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（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/8258
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 肖樂愈秋

本發明公布了一種碳化硅器件埋層型終端結構，包括器件元胞和埋層型多調制環終端，所述器件元胞包括：N+ SiC襯底；位于所述N+ SiC襯底上的P緩沖層；位于所述P緩沖層上的P?漂移區；位于所述P?漂移區上的N基區，在N基區上進行離子注入形成門極區，位于所述N基區上的P+陽極區；所述埋層型多調制環終端距離P?漂移區上表面的深度d≧0.3um。本發明還公布了一種碳化硅器件埋層型終端結構的制備方法。本發明可以有效緩解因漂移區上表面SiO₂/SiC界面區域內的固定電荷對終端結構的影響，充分發揮終端結構的效果，緩解主結處的電場集中，提高器件的耐壓能力。

技術領域

本發明屬于半導體領域，具體為一種碳化硅器件埋層型終端結構及其制備方法。

背景技術

隨著電力電子技術的不斷發展，功率半導體器件作為核心元器件的地位不斷凸顯，其廣泛應用于電機驅動、新能源發電、智能電網和新能源汽車等。半導體功率器件的耐壓性能極其重要，從器件設計的角度上分析，通過優化設計功率半導體器件的終端結構可以充分提高器件的阻斷能力。

在實際的PN結工藝制造過程中，由于摻雜離子的擴散具有各向同性，雜質離子不僅僅向縱向擴散，而且會在橫向擴散。因此在擴散窗口下方形成球面結，其曲率對PN結的擊穿特性有很大影響。在器件耐壓階段，隨著距離變化的電場強度在結面彎曲處電場更加集中，還未達到理想的耐壓時，結面彎曲處的電場就已達到半導體材料的擊穿電場。功率半導體器件的終端結構的目的就是緩解元胞邊緣的電場強度，使耗盡區向外部擴張，極大的降低主結處的電場集中。目前常用的終端有：場板結構、等間距或變間距場限環結構，場限環結合場板、結終端延伸終端結構等。

目前所有的終端結構都會受到終端表面二氧化硅氧化層中固定電荷的影響，由于固定電荷的存在，改變了終端結構中電場的分布，從而使得前期最優化的終端結構的性能大大降低，而且此現象在碳化硅器件上更為嚴重。因此，亟待需要一種碳化硅器件終端結構及其制備方法，在目前國內工藝能實現的基礎上，盡可能充分發揮碳化硅的材料優勢，提高器件的耐壓性能，并且對表面氧化層電荷的耐受度更高。

發明內容

本發明的目的是針對以上問題，提供一種碳化硅器件埋層型終端結構及其制備方法，不僅可以避免表面電荷影響，并結合現有的終端結構還可以大大提高終端的性能，同時與現有的制造工藝兼容，減少制作成本。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案是：

一種碳化硅器件埋層型終端結構，包括器件元胞和埋層型終端，所述器件元胞包括：N+SiC襯底；位于所述N+ SiC襯底上的P緩沖層；位于所述P緩沖層上的P-漂移區；位于所述P-漂移區上的N基區，在N基區上進行離子注入形成門極區，位于所述N基區上的P+陽極區；所述埋層型終端距離P-漂移區上表面的深度d≧0.3um。

進一步的，所述埋層型終端包括臺面刻蝕終端延伸結構和離子注入工藝形成的埋層型結終端延伸結構。

進一步的，所述埋層型結終端延伸結構距離P-漂移區上表面的深度d≧0.3um。

進一步的，所述埋層型結終端延伸結構包括JTE1劑量區域和JTE2劑量區域，所述JTE2劑量區域部分重合在JTE1劑量區域上形成埋層型多環調制JTE或埋層型三區域JTE；所述JTE2劑量區域全部重合在JTE1劑量區域上形成埋層型場限環JTE或埋層型保護環輔助JTE。

進一步的，所述臺面刻蝕終端延伸結構包括在N基區形成的刻蝕臺面和從N基區刻蝕到P-漂移區形成的刻蝕平面。

一種碳化硅器件埋層型終端結構的制備方法，

（1）清洗碳化硅外延片；

（2）在外延片上淀積SiO2氧化層，刻蝕形成陽極臺面；

（3）門極臺面刻蝕；