碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法技术

提出了一种碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。碳化硅器件包含碳化硅衬底、无机钝化层结构和模塑材料层。无机钝化层结构至少部分第横向地覆盖碳化硅衬底的主表面，并且模塑材料层被布置为邻近于无机钝化层结构。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法本申请是2014年3月25日提交的申请号为201410113715.8、专利技术名称为“碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请是于2013年3月26日提交的美国专利申请No.13/850,374的部分继续申请。
实施例涉及碳化硅技术并且特别涉及碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。
技术介绍
由于大的带隙，碳化硅器件包括与在热生长二氧化硅中的最大耐受场强同样高的高击穿场强。在碳化硅器件的半导体表面(例如，在边缘终端)，非常高的电场能够出现，这表示了至少针对钝化层的高应力。例如，在多于1.5MV/cm的范围内的电场能够在碳化硅器件实施的边缘区域出现，以使得可能需要具有像聚酰亚胺包括良好的击穿抗力(＞3MV/cm)的材料的钝化。但是，聚酰亚胺钝化可能聚集水分，这可能导致碳化硅的腐蚀。因此，考虑高电场和水分的钝化对于碳化硅器件的击穿行为和长期可靠性是重要的。
技术实现思路
根据实施例的碳化硅器件包括碳化硅衬底、无机钝化层结构和模塑材料层。无机钝化层结构至少部分地横向地覆盖碳化硅衬底的主表面，并且模塑材料层被布置为邻近于无机钝化层结构。通过使用用于保护碳化硅表面的无机钝化结构，由于与模塑材料层的直接接触电场能够被充分地减少，并且碳化硅表面与水分聚集材料(例如，聚酰亚胺)的接触能够被避免。以这种方式，碳化硅器件的击穿行为和长期可靠性能够被改善。一些实施例涉及碳化硅器件，该碳化硅器件包括碳化硅衬底和至少部分第横向地覆盖碳化硅衬底的主表面的无机钝化层结构。碳化硅衬底和无机钝化层被配置以使得当碳化硅衬底的至少一个区域包括至少2.3MV/cm的电场时，在位置与碳化硅衬底相对的无机钝化层结构的表面的电场低于500kV/cm。通过在碳化硅衬底内结合场降低措施使用无机钝化结构，虽然至少2.3MV/cm的场在碳化硅衬底内出现，在无机钝化结构的外表面的场能够被减少至低于500kV/cm。以这种方式，具有比聚酰亚胺更好的抗水性的大量种类的除聚酰亚胺之外的有机材料能够被用于在无机钝化结构之上的附加的钝化层。备选地，模塑材料能够被实施为邻近于无机钝化结构。碳化硅器件的击穿行为和长期可靠性可以被改善。在一些实施例中，碳化硅衬底包括外延碳化硅层和和掩埋横向碳化硅边缘终端区域，外延碳化硅层包括第一导电类型，掩埋横向碳化硅边缘终端区域包括第二导电类型位于外延碳化硅层内。掩埋横向碳化硅边缘终端区域被包括第一导电类型的碳化硅表面层覆盖。由于掩埋横向碳化硅边缘终端区域，在碳化硅器件的操作期间出现的电场能够朝向碳化硅器件的边缘减少。此外，通过将掩埋横向碳化硅边缘终端区域掩埋在碳化硅表面层之下，掩埋横向碳化硅边缘终端区域能够被保护以免受降解(例如，以免受氧化)。以这种方式，高温度稳定性和/或抗水性能够被实现，结果是改善的击穿行为和/或改善的长期可靠性。进一步，由于碳化硅表面层，在碳化硅器件的表面电场能够朝向边缘减少。一些实施例涉及包括厚度的掩埋横向碳化硅边缘终端区域，以使得至少在碳化硅器件的预定义的状态中，掩埋横向碳化硅边缘终端区域和碳化硅表面层的p-n结的耗尽区至少在某中程度延伸到与掩埋横向碳化硅边缘终端区域相对的碳化硅表面层的表面。以这种方式，穿过碳化硅表面层的泄漏电流能够被避免或能够被保持较低。一些实施例涉及用于形成碳化硅器件的方法，包括形成至少部分第横向地覆盖碳化硅衬底的主表面的无机钝化层结构和形成邻近于无机钝化层结构的模塑材料层。以这种方式，具有改善的击穿行为和长期可靠性的碳化硅器件能够可以用较低的工作来提供。在一些实施例中，用于形成碳化硅器件的方法进一步包括至少形成具有第一导电类型的外延碳化硅层和具有第二导电类型的位于外延碳化硅层内的掩埋横向碳化硅边缘终端区域。掩埋横向碳化硅边缘终端区域被形成以使得其被包括第一导电类型的碳化硅表面层覆盖。所提出的方法是能够制造掩埋边缘终端。由于掩埋横向碳化硅边缘终端区域，在碳化硅器件的操作期间出现的电场能够朝向碳化硅器件的边缘被减少。进一步，通过将掩埋横向碳化硅边缘终端区域掩埋在碳化硅表面层之下，掩埋横向碳化硅边缘终端区域能够被保护以免受降解(例如，以免受氧化)。以这种方式，高温度可靠性和/或抗水性能够被实现，导致改善的击穿行为和/或改善的长期可靠性。进一步，由于碳化硅表面层，在碳化硅器件表面的电场处能够被减少。在一些实施例中，掩埋横向碳化硅边缘终端区域的制造包括通过表示碳化硅表面层的外延碳化硅层的表面区域将第二导电类型的离子注入至外延碳化硅层中，以使得掩埋横向碳化硅边缘终端区域被外延碳化硅层的碳化硅表面层覆盖。以这种方式，掩埋层能够用较低的努力来实施。一些另外的实施例涉及掩埋横向碳化硅边缘终端区域的制造，包括将第二导电类型的离子注入至外延碳化硅层的表面区域中，以使得掩埋横向碳化硅边缘终端区域被暴露在外延碳化硅层的表面处。此外，碳化硅表面层被外延地沉积在外延碳化硅层之上，以使得掩埋横向碳化硅边缘终端区域被碳化硅表面层覆盖。以这种方式，在掩埋横向碳化硅边缘终端区域的边缘处向碳化硅表面层的注入离子的拖尾效应能够被避免。此外，碳化硅表面层能够以几乎任意的厚度来实施。进一步，碳化硅表面层的掺杂浓度能够在宽的范围中被挑选并且不依赖于包括掩埋横向碳化硅边缘终端区域的外延碳化硅层的掺杂浓度。附图说明装置和/或方法的一些实施例将在下文中仅通过示例的方式并且参考附图来描述，其中图1A示出了碳化硅器件的示意性横截面；图1B示出了在图1A中示出的碳化硅器件的示意性俯视图；图1C-1F示出了图示碳化硅器件的形成的示意性横截面；图1G示出了碳化硅器件的一部分的示意性横截面；图2A、2B示出了碳化硅器件的示意性横截面；图3示出了碳化硅器件的边缘区域的示意性横截面；图4A-4C示出了碳化硅器件的示意性横截面；图5A示出了碳化硅器件的示意性横截面；图5B示出了在图5A中示出的碳化硅器件的示意性俯视图；以及图6示出了用于制造碳化硅器件的方法的流程图。具体实施方式各种示例实施例现将参考附图来被更完全地描述，该附图中一些示例实施例在其中被图示。在图中，线、层和/或区域的厚度可能为了清晰而被放大。因此，当示例实施例能够有各种修改和备选形式时，实施例在其中通过在图中的示例的方式被示出并且将在本文中被详细地描述。但是将理解的是不存在限制示例实施例为被公开的具体形式的意图，而是相反，示例实施例将覆盖属于本专利技术的范围内的所有修改、等同和替代。贯穿图的描述，相同的数字指的是相同的或相似的元件。将理解的是当元件被称为被“连接”或“耦合”到另一个元件时，它能够被直接地连接或耦合到其它的元件或介入元件可能出现。相比之下，当元件被称为被“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，不存在介入元件出现。用于描述在元件之间的关系的其它词应以相同的方式被解释(例如，“在之间”相对于“直接地在之间”，“邻近于”相对于“直接地邻近于”等)。本文中使用的术语仅是用于描述具体的实施例的目的，并且不是旨于限制示例实施例。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨于也包括复数形式，除非上下文清楚地另外表明。将进一步理解的是术语“包括”、“包含”当在本文中被使用时，指定所述的特征、整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅器件，包括：碳化硅衬底，其中所述碳化硅衬底包括具有第一导电类型的外延碳化硅层和位于所述外延碳化硅层内的掩埋横向碳化硅边缘终端区域，其中所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域具有第二导电类型，其中所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域被具有所述第一导电类型的碳化硅表面层覆盖；无机钝化层结构，至少部分地横向覆盖所述碳化硅衬底的主表面；以及模塑材料层，邻近于所述无机钝化层结构。

【技术特征摘要】
2013.03.26 US 13/850,374;2013.09.23 US 14/033,6311.一种碳化硅器件，包括：碳化硅衬底，其中所述碳化硅衬底包括具有第一导电类型的外延碳化硅层和位于所述外延碳化硅层内的掩埋横向碳化硅边缘终端区域，其中所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域具有第二导电类型，其中所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域被具有所述第一导电类型的碳化硅表面层覆盖；无机钝化层结构，至少部分地横向覆盖所述碳化硅衬底的主表面；以及模塑材料层，邻近于所述无机钝化层结构。2.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅衬底和所述无机钝化层结构被配置以使得在所述无机钝化层结构的与所述模塑材料层接触的表面处的电场在所述碳化硅器件的有源状态下低于500kV/cm。3.根据权利要求2所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅衬底被配置为在所述碳化硅器件的有源状态下包括至少在一个区域处至少2.3MV/cm的电场。4.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料层至少沿着所述碳化硅衬底的整个主表面延伸。5.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料层至少主要地包括环氧树脂、二氧化硅或硅胶中的至少一个。6.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料层被布置为邻近于所述无机钝化层结构，而在所述模塑材料层与所述无极钝化层结构之间不具有聚酰亚胺材料。7.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述无机钝化层结构包括至少一个中断区，其中所述碳化硅衬底的所述主表面在所述无机钝化层结构的所述中断区内未被所述无机钝化层结构覆盖，其中所述模塑材料层穿过所述无机钝化层结构的所述中断区延伸。8.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述无机钝化层结构包括至少第一层和第二层，其中所述第一层至少主要地包括二氧化硅并且所述第二层至少主要地包括氮化硅。9.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中所述第二层被布置为邻近于所述模塑材料层。10.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅衬底包括在所述碳化硅衬底的边缘处围绕所述碳化硅衬底的有源区的边缘区域，其中所述无机钝化层结构被布置为至少在所述边缘区域内与所述碳化硅衬底和所述模塑材料层接触。11.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅衬底包括在所述碳化硅衬底的边缘处围绕所述碳化硅衬底的有源区的边缘区域，其中所述碳化硅衬底包括主要地具有第一导电类型的外延碳化硅层和位于围绕所述碳化硅衬底的所述有源区的所述边缘区域内的至少一个边缘终端区域，其中所述边缘终端区域具有第二导电类型。12.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅表面层包括一定厚度和掺杂浓度，以使得至少在所述碳化硅器件的预先定义的状态下，在所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域和所述碳化硅表面层之间的p-n结的耗尽区至少在某处延伸上至所述碳化硅表面层的与所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域相对的所述表面。13.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅表面层是所述外延碳化硅层的一部分，其中所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域是通过穿过所述外延碳化硅层的表示所述碳化硅表面层的表面区域将所述第二导电类型的离子注入所述外延碳化硅层来制造的注入区域。14.根据权利要求1的所述碳化硅器件，其中所述碳化硅表面层是沉积在所述外延碳化硅层之上的外延层，所述述外延碳化硅层包括所述掩埋横向碳化硅边缘终端区域。15.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中当所述有源区被所述碳化硅表面层留在外面时，所述碳化硅表面层从所述掩埋...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·拉普，C·黑希特，J·康拉斯，W·伯格纳，HJ·舒尔策，R·埃尔佩尔特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE