碳化硅(SiC)器件及其制造方法技术

在至少一个一般方面，本发明专利技术提供了一种SiC器件及其制造方法，所述SiC器件可包括第一导电类型的漂移区、屏蔽体和肖特基区。所述SiC器件可包括至少部分地围绕所述屏蔽体和所述肖特基区的具有第二导电类型的边缘。所述SiC器件可包括至少部分地围绕所述边缘并且具有所述第二导电类型的掺杂的终端区。所述终端区可具有设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带，其中所述第一区带的顶表面的深度小于所述第二区带的顶表面的深度，并且所述过渡区带具有凹陷部。

【技术实现步骤摘要】
相关专利申请本申请要求2015年3月27日提交的美国临时专利申请62/139,368“抗雪崩碳化硅(SiC)功率肖特基整流器”的优先权和权益，该专利申请全文以引用方式并入本文。
本说明书涉及碳化硅(SiC)肖特基势垒功率整流器。
技术介绍
在高压碳化硅(SiC)肖特基势垒功率整流器中，处于雪崩情况下的终端区中会发生过量电流。已知的解决方案尚不足以解决在SiC肖特基势垒功率整流器中广泛存在的这些及其他问题。
技术实现思路
在至少一个一般方面，SiC器件可包括第一导电类型的漂移区、屏蔽体和肖特基区。SiC器件可包括至少部分地围绕屏蔽体和肖特基区的具有第二导电类型的边缘。SiC器件可包括至少部分地围绕所述边缘并且具有第二导电类型的掺杂的终端区。终端区可具有设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带，其中第一区带的顶表面的深度小于第二区带的顶表面的深度，并且过渡区带具有凹陷部。在另一个一般方面，碳化硅(SiC)器件可包括第一导电类型的漂移区以及与多个肖特基区交错的多个屏蔽体的阵列。SiC器件可包括至少部分地围绕该阵列的具有第二导电类型的边缘，以及至少部分地围绕该边缘的终端区。终端区可具有第一区带，该第一区带具有第一厚度的掺杂区，并且终端区可具有第二区带，该第二区带具有第二厚度的掺杂区。在又一个一般方面，一种制造碳化硅(SiC)器件的方法可包括：形成第一导电类型的漂移区；形成屏蔽体；以及形成肖特基区。该方法可包括：形成至少部分地包围屏蔽体和肖特基区的具有第二导电类型的边缘；以及形成至少部分地包围边缘并具有第二导电类型的掺杂的终端区。所述终端区可具有设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带，其中所述第一区带的顶表面的深度小于所述第二区带的顶表面的深度。所述过渡区带具有凹陷部。附图说明图1是示出高压碳化硅(SiC)器件的侧剖视图的示意图。图2是SiC器件的示例性具体实施的顶层示意图。图3是示出SiC器件的一部分的示意图，该器件由间隔的屏蔽体提供静电屏蔽。图4是示出电场屏蔽系数与沟道(诸如图3所示)纵横比的相关性的曲线图。图5是示出结终端(JT)区的构造的示意图。图6是示出在JT区外边缘处的击穿的发射图像。图7A示出由于JT区外边缘处的击穿而引起的发射。图7B示出电容-电压特性图。图8A和图8B示出具有一个或多个过渡区带的3区带JT区的构造。图9是示出具有竖直侧壁的屏蔽体的单元的示意图。图10是示出具有倾斜侧壁的屏蔽体的单元的示意图。图11A和图11B是示出生产屏蔽体单元的工艺的示意图，其中屏蔽体的竖直侧壁通过倾斜注入物掺杂。图12A和图12B分别是根据实施例的SBD整流器的基本正向特征和阻断特性示意图。图13示出通过快速瞬变系统获得的电流与电压迹线的代表性集合。图14是示出根据实施例的器件的失效模式在非箝位感应开关(UIS)测试中的示意图。图15示出正向电压降与雪崩电流之间关系的曲线图。图16是示出制造碳化硅(SiC)器件的方法的流程图。具体实施方式在一些具体实施中，高压碳化硅(SiC)肖特基势垒功率整流器可具有第一导电类型的漂移区、由第二导电类型的一个或多个屏蔽体(例如p体)组成并且被第二导电类型的边缘(例如阳极边缘)围绕的阵列(例如线性阵列)、以及围绕边缘的第二导电类型的终端区(例如结终端区)。一个或多个屏蔽体可在沟槽中形成，或者可被沟槽限定。沟槽内的掺杂区(例如注入(或结))深度可限定接触区域的至少一部分，该深度可为沟槽深度的至少三分之一。一个或多个屏蔽体内的掺杂区(可称为屏蔽体掺杂区)
可为第二导电类型。终端区可具有多个区带，包括第一区带(例如内区带)、第二区带(例如外区带)、和设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带。终端区可具有第二导电类型的掺杂区，而且可具有外周边(例如第二区带)，该外周边被部分地移除(例如蚀刻、打磨、轰击)以部分地移除受主电荷。在一些具体实施中，过渡区带(可称为电荷过渡区带)可被包括在台阶(例如蚀刻台阶)附近。过渡区带第一侧上的区域(例如第一区带)可为具有相对较高电荷的区带，过渡区带第二侧上的区域(例如第二区带)可具有相对较低的电荷。在一些具体实施中，可形成金属触点以至少部分地或完全与一个或多个屏蔽体阵列重叠，以及/或者形成对第一导电类型的SiC的肖特基势垒，该肖特基势垒相邻于所述一个或多个屏蔽体并且与所述一个或多个屏蔽体隧道接触。在一些具体实施中，该整流器可具有雪崩稳健性。虽然本文所述的一些例子指定了具体的导电类型(例如p型导电、n型导电)，但在一些具体实施中，导电类型可以反转。高压碳化硅(SiC)器件100的一个具体例子在图1所示的侧剖视图中示出。SiC器件100可为高压器件。SiC器件100可被称为高压SiC肖特基势垒功率整流器。在图1中，SiC器件100可具有漂移区130(例如n型漂移区)、屏蔽体192(例如p型屏蔽体的线性阵列)、边缘194(例如被p型边缘围绕)、以及终端区196(例如至少部分地或完全围绕边缘194的p型终端区)。屏蔽体192可在沟槽中形成。每一个屏蔽体192包括屏蔽体掺杂区193。边缘194可具有边缘掺杂区195。同样如图1所示，SiC器件100具有衬底140(例如SiC衬底)和背面金属150。终端区196(例如结终端区)至少部分地由掺杂区197限定。终端区196具有多个区带：第一区带、过渡区带、以及第二区带。过渡区带被设置在第一区带和第二区带之间。第二区带可限定终端区196的外周边。如图1所示，终端区196。如图1所示，终端区196的第二区带可具有至少部分地移除(例如蚀刻)掉的外周边，使得部分地移除第二区带中受主电荷的至少一部分。因此，第二区带的顶表面(例如全部顶表面，由平面A2示出)低于第一区带的顶表面(例如全部顶表面)。过渡区带至少包括台面168和凹陷部167。在该具体实施中，台面168具有与第一区带的顶表面(在平面A1)处于相同高度(或垂直层级或深度)的顶表面。在一些具体实施中，台面168的顶表面可处于与第一区带的顶表面不同的高度(或垂直层级或深度)(例如更小的高度、更大的高度)。在该具体实施中，凹陷部167具有与第二区带的顶表面(在平面A2)处于相同深度(或垂直层级或深度)的顶表面。在一些具体实施中，凹陷部167的顶表面可处于与第二区带的顶表面不同的高度(或垂直层级或深度)(例如更小的深度、更大的深度)。过渡区带(例如电荷过渡区带)可具有被(凹陷部167的)蚀刻台阶限定(或可在该蚀刻台阶附近)的边界(例如左边界)。过渡区带(例如电荷过渡区带)可具有被台面168的边缘限定(或可在该边缘附近)的边界(例如右边界)。第一区带可为具有相对较高电荷的区带，第二区带可为具有相对较低电荷的区带。这些区带(例如第一区带、过渡区带、第二区带)可具有不同的深度或凹陷的(例如移除的、蚀刻的)区165(可为蚀刻环)，以使得这些区带具有不同的净电荷。第一区带可具有大于过渡区带净电荷的净电荷。过渡区带可具有大于第二区带净电荷的净电荷。具体地讲，掺杂区197与这些区带相关的各部分的厚度可各不相同，以使得与各区带相关的净电荷各不相同。终端区196中可以包括比图1所示更多的凹陷的(例如移除的、蚀刻的)区(和/或蚀刻区深度或层级)。终端区196的第一区带、过渡区带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅(SiC)器件，包括：第一导电类型的漂移区；屏蔽体；肖特基区；边缘，所述边缘具有第二导电类型且至少部分地围绕所述屏蔽体和所述肖特基区；以及终端区，所述终端区至少部分地围绕所述边缘并具有所述第二导电类型的掺杂，所述终端区具有设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带，所述第一区带的顶表面的深度小于所述第二区带的顶表面的深度，所述过渡区带具有凹陷部。

【技术特征摘要】
2015.03.27 US 62/139,368;2016.03.24 US 15/079,5861.一种碳化硅(SiC)器件，包括：第一导电类型的漂移区；屏蔽体；肖特基区；边缘，所述边缘具有第二导电类型且至少部分地围绕所述屏蔽体和所述肖特基区；以及终端区，所述终端区至少部分地围绕所述边缘并具有所述第二导电类型的掺杂，所述终端区具有设置在第一区带和第二区带之间的过渡区带，所述第一区带的顶表面的深度小于所述第二区带的顶表面的深度，所述过渡区带具有凹陷部。2.根据权利要求1所述的碳化硅器件，所述屏蔽体具有屏蔽体掺杂区，所述屏蔽体掺杂区的掺杂浓度和所述边缘的边缘掺杂区的掺杂浓度相同。3.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述第一区带的深度与所述第二区带的掺杂区的深度相等。4.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述过渡区带具有掺杂区，其深度与所述第一区带的掺杂区的深度以及所述第二区带的掺杂区的深度相同。5.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述过渡区带具有由台阶限定的边缘。6.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述屏蔽体由沟槽和屏蔽体掺杂区限定，所述屏蔽体掺杂区的深度为所述沟槽的深度的至少三分之一。7.一种碳化硅(SiC)器件，包括：第一导电类型的漂移区；多个屏蔽体的阵列，所述多个屏蔽体的阵列与多个肖特基区交错；边缘，所述边缘具有第二导电类型且部分地围绕所述多个屏蔽体的阵列；以及终端区，所述终端区至少部分地围绕所述边缘，所述终端区具有第一区带，所述第一区带具有第一厚度的掺杂区，所述终端区具有第二区带，所述第二区带具有第二厚度的掺杂区。8.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中所述多个屏蔽体各自具有屏蔽体掺杂区且掺杂浓度等于所述边缘的边缘掺杂区的掺杂浓度。9.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中所述终端区由所述第二导电类型掺杂，所述第一区带的所述掺杂区的深度与所述第二区带的所述掺杂区的深度相等。10.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中所述第一区带的顶表面高于所述第二区带的顶表面。11.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中所述终端区具有设置于所述第一区带和所述第二区带之间的过渡区带，所述过渡区带的掺杂区具有第一部分和第二部分，所述第一部分的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·康斯坦丁诺夫，
申请(专利权)人：飞兆半导体公司，快捷半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US