一种SiC功率器件终端及其制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，具体公开了一种SiC功率器件终端，其中，所述SiC功率器件终端包括：自下而上依次设置的阴极金属层、第一导电类型衬底层和第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层上设置有多个间隔分立的第二导电类型场限环，所述第一导电类型外延层上设置有多个间隔分立的第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区与所述第二导电类型场限环交替设置，所述第二导电类型阱区和所述第二导电类型场限环上设置钝化层。本发明专利技术还公开了一种SiC功率器件终端的制作方法。本发明专利技术提供的SiC功率器件终端具有可靠性高且能够提高产品合格率的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC功率器件终端及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种SiC功率器件终端及一种SiC功率器件终端的制作方法。
技术介绍
功率器件及其模块为实现多种形式电能之间转换提供了有效的途径，在国防建设、交通运输、工业生产、医疗卫生等领域得到了广泛应用。自上世纪50年代第一款功率器件应用以来，每一代功率器件的推出，都使得能源更为高效地转换和使用。因此，功率器件要进一步发展，就必须有效地降低导通电阻。传统功率器件及模块由Si基功率器件主导，主要以晶闸管、功率PIN器件、功率双极结型器件、功率MOSFET以及绝缘栅场效应晶体管等器件为主，在全功率范围内均得到了广泛的应用，以其悠久历史、十分成熟的设计技术和工艺技术占领了功率半导体器件的主导市场。然而，导通电阻受击穿电压限制而存在一个极限——称之为“硅极限”(Siliconlimit)，而无法再降低。研究表明，对于理想N沟道功率MOS(即Ron只考虑漂移层电阻RD)，导通电阻与击穿电压的关系为：随着深空探测、深层油气勘探、超高压电能转换、高速机车驱动和核能开发等极端环境下的应用需求，Si基功率器件己无法满足高功率、高频和高温等要求。采用器件并联或串联封装可实现高电压和大电流的需求，但由此带来的器件可靠性变差会使得系统的故障率增加。此外，Si基功率器件较大的导通电阻也大大降低了系统的能量转换效率。研究人员在硅基功率器件狭窄的优化空间中努力寻求更佳参数的同时，也注意到了SiC、GaN等第三代宽带隙半导体材料在大功率、高频率、耐高温、抗辐射等领域中优异的材料特性。碳化硅(SiC)材料凭借其优良的性能成为了国际上功率半导体器件的研究热点。碳化硅(SiC)相比传统的硅材料具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率高等优势。禁带宽度大使碳化硅的本征载流子浓度低，从而减小了器件的反向电流；高的击穿场强可以大大提高功率器件的反向击穿电压，并且可以降低器件导通时的电阻；高热导率可以大大提高器件可以工作的最高工作温度；并且在众多高功率应用场合，比如：高速铁路、混合动力汽车、智能高压直流输电等领域，碳化硅基器件均被赋予了很高的期望。同时，碳化硅功率器件能够有效降低功率损耗，故此被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。目前，碳化硅功率器件主要包括二极管和MOSFET。对于碳化硅二极管，击穿电压、可靠性是其最主要衡量指标。目前碳化硅二极管终端结构往往采用场限环技术，在器件常承压状态下，耗尽区增加，并越过场限环时，场限环就会承担主结上的电压，所需耐压越高，场限环数量越多，占用的面积也越大。并且，对SiC表面的注入，会产生注入离子扩散的不良效应，导致终端结构效果大幅度下降，难以满足器件的要求。在此基础上，当前工艺的不稳定性，使注入效果出现偏差不能达到理想情况，导致实际生产的合格率降低。因此，亟需一种高可靠性能够提高产品合格率的SiC功率器件终端，以克服现有技术所存在的不足。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种SiC功率器件终端及一种SiC功率器件终端的制作方法，以解决现有技术中的问题。作为本专利技术的第一个方面，提供一种SiC功率器件终端，其中，所述SiC功率器件终端包括：自下而上依次设置的阴极金属层、第一导电类型衬底层和第一导电类型外延层，所述第一导电类型外延层上设置有多个间隔分立的第二导电类型场限环，所述第一导电类型外延层上设置有多个间隔分立的第二导电类型阱区，所述第二导电类型阱区与所述第二导电类型场限环交替设置，所述第二导电类型阱区和所述第二导电类型场限环上设置钝化层。优选地，所述第二导电类型阱区的深度大于所述第二导电类型场限环的深度。优选地，所述第二导电类型阱区的杂质浓度低于所述第二导电类型场限环的杂质浓度。优选地，所述第二导电类型阱区与所述第二导电类型场限环重叠部分区域设置。优选地，所述第二导电类型阱区与所述第二导电类型场限环分离且相邻设置。优选地，所述第一导电类型外延层的上表面设置氧化保护层。优选地，SiC功率器件包括N型SiC功率器件和P型SiC功率器件，当所述SiC功率器件为N型功率器件时，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型，当所述SiC功率器件为P型SiC功率器件时，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。作为本专利技术的第二个方面，提供一种SiC功率器件终端的制作方法，其特征在于，所述SiC功率器件终端的制作方法包括：提供第一导电类型衬底，在所述第一导电类型衬底上生长第一导电类型外延层；在所述第一导电类型外延层的上表面沉积一层保护氧化层；在所述保护氧化层的上表面淀积第一光刻胶，然后选择性在所述第一导电类型外延层内注入第二导电类型第一浓度杂质，根据光刻工艺形成第二导电类型阱区；在所述保护氧化层的上表面淀积第二光刻胶，然后选择性在所述第一导电类型外延层内注入第二导电类型第二浓度杂质，根据光刻工艺形成第二导电类型场限环；在所述第一导电类型衬底的下表面淀积金属层形成阴极金属层；在所述保护氧化层的上表面通过刻蚀沉积钝化层，制得SiC功率器件终端。优选地，所述第二光刻胶的光刻部位和所述第一光刻胶的光刻部位部分重叠设置。优选地，所述第二光刻胶的光刻部位和所述第一光刻胶的光刻部位分离且相邻设置。本专利技术提供的SiC功率器件终端，在第二导电类型场限环间隔或第二导电类型场限环内增加了若干个第二导电类型阱区，在耐压情况下，第二导电类型阱区起到调整电场分布的作用，在同等面积下，调整电场后的场限环结构能够分担更多的电压，并且，第一杂质浓度和第二杂质浓度对SiC表面的注入，由此产生的注入离子扩散不良效应，会互相掺杂到第二导电类型阱区和第二导电类型场限环内部，消除了由此带来的不稳定性。因而，本专利技术提供的SiC功率器件终端具有可靠性高且能够提高产品合格率的优势。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提供的SiC功率器件终端的一种结构示意图。图2为本专利技术提供的SiC功率器件终端的另一种结构示意图。图3为本专利技术提供的第一导电类型衬底、第一导电类型衬底外延层和氧化保护层的剖视结构示意图。图4为本专利技术提供的第二导电类型阱区的剖视结构示意图。图5为本专利技术提供的第二导电类型阱区和第二导电类型场限环部分重叠设置的剖视结构示意图。图6为本专利技术提供的第二导电类型阱区和第二导电类型场限环分离且相邻设置的剖视结构示意图。图7为本专利技术提供的SiC功率器件终端的制作方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。作为本专利技术的第一个方面，提供一种SiC功率器件终端，其中，如图1所示，所述SiC功率器件终端包括：自下而上依次设置的阴极金属层1、第一导电类型衬底层2和第一导电类型外延层3，所述第一导电类型外延层3上设置有多个间隔分立的第二导电类型场限环5，所述第一导电类型外延层3上设置有多个间隔分立的第二导电类型阱区4，所述第二导电类型阱区4与所述第二导电类型场限环5交替设置，所述第二导电类型阱区4和所述第二导电类型场限环5上设置钝化层7。本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC功率器件终端，其特征在于，所述SiC功率器件终端包括：自下而上依次设置的阴极金属层（1）、第一导电类型衬底层（2）和第一导电类型外延层（3），所述第一导电类型外延层（3）上设置有多个间隔分立的第二导电类型场限环（5），所述第一导电类型外延层（3）上设置有多个间隔分立的第二导电类型阱区（4），所述第二导电类型阱区（4）与所述第二导电类型场限环（5）交替设置，所述第二导电类型阱区（4）和所述第二导电类型场限环（5）上设置钝化层（7）。

【技术特征摘要】
1.一种SiC功率器件终端，其特征在于，所述SiC功率器件终端包括：自下而上依次设置的阴极金属层（1）、第一导电类型衬底层（2）和第一导电类型外延层（3），所述第一导电类型外延层（3）上设置有多个间隔分立的第二导电类型场限环（5），所述第一导电类型外延层（3）上设置有多个间隔分立的第二导电类型阱区（4），所述第二导电类型阱区（4）与所述第二导电类型场限环（5）交替设置，所述第二导电类型阱区（4）和所述第二导电类型场限环（5）上设置钝化层（7）。2.根据权利要求1所述的SiC功率器件终端，其特征在于，所述第二导电类型阱区（4）的深度大于所述第二导电类型场限环（5）的深度。3.根据权利要求1所述的SiC功率器件终端，其特征在于，所述第二导电类型阱区（4）的杂质浓度低于所述第二导电类型场限环（5）的杂质浓度。4.根据权利要求1所述的SiC功率器件终端，其特征在于，所述第二导电类型阱区（4）与所述第二导电类型场限环（5）重叠部分区域设置。5.根据权利要求1所述的SiC功率器件终端，其特征在于，所述第二导电类型阱区（4）与所述第二导电类型场限环（5）分离且相邻设置。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的SiC功率器件终端，其特征在于，所述第一导电类型外延层（3）的上表面设置氧化保护层（6）。7.根据权利要求1至5中任意一项所述的SiC...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱袁正，叶鹏，杨卓，华凌飞，
申请(专利权)人：无锡新洁能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32