本发明专利技术公开了一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，所述边缘结终端结构是在N型或P型碳化硅外延层上构建的，所述边缘结终端结构包括依次布置的台面、主结、扩展区、第一浮动保护环和表面有至少一个台阶的浮动保护区，所述主结位于台面的下侧，所述扩展区位于所述主结的边缘，所述第一浮动保护环位于所述扩展区的外侧，所述浮动保护区位于所述第一浮动保护环的外侧。根据本发明专利技术实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，能够明显提高器件的离子注入工艺窗口与击穿电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构。
技术介绍
近年来，碳化硅(SiC)凭借其禁带宽、临界击穿电场大、导热率高等一系列优点而有望取代Si在高功率器件领域获得重要应用。功率器件的击穿电压是一个重要指标，其主要受PN结边缘电场的集中效应的限制，通常会远小于器件体材料所预期的理论值。因此，如何设计结终端结构以尽可能缓解边缘电场的集中效应就成为高击穿电压功率器件研发的一个关键环节。目前已经报道了多种SiC器件的边缘结终端结构，其中，基于离子注入的结终端扩展(JTE)结构由于易于制造与设计而受到广泛关注。但是，对于传统的单区JTE结构而言，为了获得高的击穿电压所需的离子注入窗口(最佳注入剂量范围)通常都太小。如果在JTE中的活性杂质不足，JTE区会在较低的电压下耗尽，造成器件在主结(台面边缘)的角落处过早地击穿；但是，如果在JTE区中的活性杂质过多，不能使JTE区完全耗尽，也会导致击穿发生在JTE区的最外边缘。基于离子注入的多区域结终端扩展结构不仅需要进行多次离子注入，而且要求每次注入的剂量准确，从而使结终端在设计的击穿电压下能够完全耗尽，因此导致工艺上实现的难度很大。空间调制结终端扩展(SMJTE)结构是在单区JTE的外侧增加了若干个浮动保护环，仅需一次注入工艺就可以明显提高离子注入窗口(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES,VOL.59,NO.2,FEBRUARY 2012)。但是，为了保证工艺的重复性和制造出的器件能够尽可能多的达到设计所要求的性能以适应批量生产，还需要寻找具有更宽离子注入窗口且成本合算的新型JTE结构。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，制作方便且安全性高。根据本专利技术实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，所述边缘结终端结构是在N型或P型碳化硅外延层上构建的，其特征在于，所述边缘结终端结构包括依次布置的台面、主结、扩展区、第一浮动保护环、表面有至少一个台阶的浮动保护区，所述
主结位于台面的下侧，所述扩展区位于所述主结的边缘，所述第一浮动保护环位于所述扩展区的外侧，所述浮动保护区位于所述第一浮动保护环的外侧。根据本专利技术实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，能够明显提高边缘结终端结构的离子注入工艺窗口与击穿电压，本专利技术的边缘结终端结构适用于多种高压大功率器件，适用范围广。另外，根据本专利技术上述实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一个实施例中，所述第一浮动保护环的个数为一个或至少为两个，所述第一浮动保护环的宽度在0.2微米-40微米的范围内。进一步地，所述第一浮动保护环为至少两个，且所述第一浮动保护环中相邻两个的间距在0.2微米-40微米的范围内。有利地，所述第一浮动保护环包括至少三个，至少三个所述第一浮动保护环中相邻两个第一浮动保护环的间距均不相同或至少两个相同；在本专利技术的一个实施例中，所述浮动保护区的外侧设置有第二浮动保护环。进一步地，所述第二浮动保护环中个数为一个或至少为两个，所述第二浮动保护环的宽度在0.2微米-40微米的范围内。有利地，所述第二浮动保护环的个数为至少两个，相邻两个所述第二浮动保护环的间距在0.2微米-40微米的范围内。优选地，所述第二浮动保护环包括至少三个，至少三个所述第二浮动保护环中相邻两个第二浮动保护环的间距均不相同或至少两个相同。在本专利技术的一个实施例中，所述扩展区、所述第一浮动保护环、所述浮动保护区以及所述第二浮动保护环中相邻两个的间距均相同或至少两个相同。在本专利技术的一个实施例中，所述扩展区与所述浮动保护区、所述第一浮动保护环、所述第二浮动保护环采用相同的离子掺杂并具有相同的结深。在本专利技术的一个实施例中，所述扩展区的宽度为30微米-800微米。在本专利技术的一个实施例中，所述浮动保护区的宽度为10微米-500微米。在本专利技术的一个实施例中，所述台面高于所述扩展区，且所述台面与扩展区之间的高度差为0.5微米-15微米。在本专利技术的一个实施例中，所述台阶的上表面和下表面之间的高度差为10纳米-5微米。附图说明图1是本专利技术一个实施例的一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构示意图；图2是现有单区JTE结构的碳化硅PiN二极管的结构示意图；图3是采用现有空间调制JTE结构的碳化硅PiN二极管的结构示意图；图4是本专利技术一个实施例中在空间调制JTE结构上增加了一步刻蚀工艺的碳化硅PiN二极管的结构示意图；图5是本专利技术一个实施例中采用的新型结终端结构的碳化硅PiN二极管的结构示意图；图6是本专利技术一个实施例中模拟得到的图2-图5四种碳化硅PiN二极管的离子注入工艺窗口的对比图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述本专利技术的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构。如图1所示，根据本专利技术实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，边缘结终端结构是在N型或P型碳化硅外延层上构建的，其特征在于，边缘结终端结构包括依次布置的台面1、主结2、扩展区3、第一浮动保护环4、表面有至少一个台阶6的浮动保护区5和第二浮动保护环7，主结2位于台面1的下侧，扩展区3位于主结2的边缘，第一浮动保护环4位于扩展区3的外侧，浮动保护区5位于第一浮动保护环4的外侧。根据本专利技术实施例的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，能够明显提高器件的离子注入工艺窗口与击穿电压。本专利技术的边缘结终端结构适用于多种高压大功率器件，适用范围广。在本专利技术的一些实施例中，第一浮动保护环4的个数为一个或至少为两个，第一浮动保护环4的宽度在0.2微米-40微米的范围内。例如，第一浮动保护环4的宽度为1微米、5微米、10微米、20微米或30微米等，当然，第一浮动保护环4的宽度也可以小于0.2微米或大于40微米。进一步地，第一浮动保护环为至少两个，且第一浮动保护环4中相邻两个的间距在0.2微米-40微米的范围内。例如，相邻第一浮动保护环4的间距为1微米、5微米、10微米、20微米或30微米等，当然，相邻第一浮动保护环4的间距也可以小于0.2微米或大于40微米。有利地，第一浮动保护环4包括至少三个，至少三个第一浮动保护环4中相邻两个第
一浮动保护环4的间距均不相同或至少两个相同。在本专利技术的一些实施例中，浮动保护区5的外侧设置有第二浮动保护环7。进一步地，第二浮动保护环7中个数为一个或至少为两个，第二浮动保护环7的宽度在0.2微米-40微米的范围内。例如，第二浮动保护环7的宽度为1微米、5微米、10微米、20微米或30微米等，当然，第二浮动保护环7的宽度也可以小于0.2微米或大于40微米。有利地，第二浮动保护环7的个数为至少两个，相邻两个第二浮动保护环7的间距在0.2微米-40微米的范围内。例如，相邻第二浮动保护环7的间距为1微米、5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，所述边缘结终端结构是在N型或P型碳化硅外延层上构建的，其特征在于，所述边缘结终端结构包括依次布置的台面、主结、扩展区、第一浮动保护环、表面有至少一个台阶的浮动保护区，所述主结位于台面的下侧，所述扩展区位于所述主结的边缘，所述第一浮动保护环位于所述扩展区的外侧，所述浮动保护区位于所述第一浮动保护环的外侧。
【技术特征摘要】
1.一种面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，所述边缘结终端结构是在N型或P型碳化硅外延层上构建的，其特征在于，所述边缘结终端结构包括依次布置的台面、主结、扩展区、第一浮动保护环、表面有至少一个台阶的浮动保护区，所述主结位于台面的下侧，所述扩展区位于所述主结的边缘，所述第一浮动保护环位于所述扩展区的外侧，所述浮动保护区位于所述第一浮动保护环的外侧。2.根据权利要求1所述的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，其特征在于，所述第一浮动保护环的个数为一个或至少为两个，所述第一浮动保护环的宽度在0.2微米-40微米的范围内。3.根据权利要求2所述的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，其特征在于，所述第一浮动保护环为至少两个，且所述第一浮动保护环中相邻两个的间距在0.2微米-40微米的范围内。4.根据权利要求3所述的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，其特征在于，所述第一浮动保护环包括至少三个，至少三个所述第一浮动保护环中相邻两个第一浮动保护环的间距均不相同或至少两个相同。5.根据权利要求1-4中任一项所述的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，其特征在于，所述浮动保护区的外侧设置有第二浮动保护环。6.根据权利要求5所述的面向碳化硅高压大功率器件的边缘结终端结构，其特征在于，所述第二浮动保护环的个数为一个或至少为两个，所述第二浮动保护环的宽度在0.2微米-40微米的范围内。7.根据权利要求6所述的面向碳化硅高压...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳瑞峰，邹骁，王燕，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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