[發明專利]具有改進的魯棒性的碳化硅功率器件和對應的制造方法

在審

• 申請號: 202011070472.6
• 申請日: 2020-10-05
• 公開（公告）號: CN112599607A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: S·拉斯庫納;C·基布阿羅;A·瓜爾內拉;M·G·薩吉奧;F·利齊奧
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的各實施例涉及具有改進的魯棒性的碳化硅功率器件和對應的制造方法。一種電子功率器件包括碳化硅(SiC)的襯底，該襯底具有前表面和后表面，該前表面和后表面位于水平面中，并且沿著橫向于該水平面的豎直軸線彼此相對。襯底包括有源區和邊緣區，該有源區中設置有多個摻雜區域，該邊緣區是非有源的，與有源區不同并且圍繞有源區。至少在邊緣區中，介電區域被布置在前表面上方。鈍化層被布置在襯底的前表面上方，并且在邊緣區中與介電區域接觸。鈍化層包括至少一個錨固區域，這些錨固區域在邊緣區處延伸穿過介電區域的厚度，以便限定用于鈍化層的機械錨固。

技術領域

本公開涉及一種碳化硅(SiC)功率器件，該碳化硅功率器件具 有改進的魯棒性，尤其是關于由于熱循環引起的熱機械應力方面；此 外，本公開涉及一種用于制造功率器件的方法。

背景技術

集成電子器件是已知的，例如，從碳化硅襯底開始制造的、用于 電力電子應用的二極管或MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體 管)。

至少部分地由于碳化硅的有利的化學物理性質，這樣的器件是有 利的。例如，碳化硅的帶隙(bandgap)通常比硅的帶隙寬，硅是電 子功率器件中常用的材料。因此，即使具有相對小的厚度，碳化硅也 具有比硅高的擊穿電壓，并且因此可以有利地用于高電壓、高功率和 高溫的應用中。

然而，由于與絕緣功能一起使用的鈍化層的介電性質，先進的碳 化硅功率器件的制造受到一些問題的影響。

由于高的操作溫度和介電剛度(dielectric rigidity)，聚酰亞胺層 (即，酰亞胺單體的聚合物)通常在當前的碳化硅功率器件中用作鈍 化和絕緣材料，例如經由使用旋涂技術的沉積來形成。目前，該鈍化 層與下層碳化硅襯底(或一些其它材料層)的粘附問題限制了這種功 率器件的可靠性，尤其是在熱循環之后(在電測試的操作期間和在有 效操作壽命期間)。

特別地，由于在上述熱循環之后，由熱機械應力引起的鈍化層的 可能的分層，在反向偏置下，在功率器件的金屬材料區域之間可能會 發生所謂的電弧現象(electricalarching phenomena)，從而導致相同 功率器件的損壞或擊穿。

發明內容

在各種實施例中，本公開提供了一種用于碳化硅功率器件的改進 的解決方案，從而允許克服先前與已知解決方案相關的突出的缺點， 并且特別地，提供了在由于熱循環引起的熱機械應力方面的較高的魯 棒性。

根據本公開，因此提供了一種碳化硅功率器件和相應的制造方 法。

在一個或多個實施例中，提供了一種電子功率器件，該電子功率 器件包括碳化硅(SiC)的襯底，該碳化硅的襯底具有前表面和后表 面，該前表面和后表面位于水平面中，并且沿著橫向于該水平面的豎 直軸線彼此相對。襯底包括有源區、圍繞有源區的非有源邊緣區以及 在有源區中從前表面延伸到襯底中的多個摻雜區域。介電區域至少在 邊緣區中被設置在前表面之上。鈍化層被設置在襯底的前表面之上， 并且鈍化層在邊緣區中與介電區域接觸。鈍化層包括至少一個錨固區 域，這些錨固區域在邊緣區處延伸穿過介電區域的厚度，并且被配置 為限定用于鈍化層的機械錨固。

在一個或多個實施例中，提供了一種用于制造電子功率器件的方 法，該方法包括：在襯底的邊緣區處，在碳化硅(SiC)的襯底的前 表面上形成介電區域，該襯底具有前表面和后表面，該前表面和后表 面位于水平面中，并且沿著橫向于所述水平面的豎直軸線彼此相對， 所述襯底包括有源區和非有源的邊緣區，多個摻雜區域在有源區中從 前表面延伸到襯底中，以及在所述襯底的前表面上形成鈍化層，并且 該鈍化層在所述邊緣區中與所述介電區域接觸。形成鈍化層包括形成 錨固區域，該錨固區域在所述邊緣區處延伸穿過所述介電區域的厚 度，并且被配置為限定用于所述鈍化層的機械錨固。

附圖說明

為了更好地理解本公開，現在參考附圖，僅通過非限制性示例的 方式描述本公開的優選實施例，其中：