终端有源区同设计的SiC功率器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种终端有源区同设计的SiC功率器件，涉及SiC功率器件领域，所述终端有源区同设计SiC功率器件中，形成所述元胞结构沟道的沟道注入区和终端区用于形成结终端的结终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成。通过在终端区和有源区采用相同的离子注入结构，解决了因图形区域密度不同导致的刻蚀侧墙角度不同而造成相应沟道离子注入时沟道尺寸不可控的问题。离子注入时沟道尺寸不可控的问题。离子注入时沟道尺寸不可控的问题。

【技术实现步骤摘要】
终端有源区同设计的SiC功率器件


[0001]本技术涉及SiC功率器件领域，特别涉及一种终端有源区同设计的SiC功率器件。

技术介绍

[0002]现代功率器件采用在硅片上并联若干个元胞结构的工艺制成，有源区各元胞结构间表面电压大致相同，但终端(最外端)与衬底间的电压却相差很大，故需要采取措施用以减少表面电场，提高击穿电压。这种技术便称作结终端技术。结终端技术在有源区边缘设置延伸结构，将主结耗尽区向外展宽来提高器件的耐压水平，使得功率器件的栅极免于被击穿，从而达到保护芯片器件的目的。
[0003]同时，第三代宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)具有不同于传统硅半导体材料的诸多特点，其能带间隙为硅的2.8倍，达到3.09电子伏特。碳化硅的绝缘击穿场强为硅的5.3倍，高达3.2MV/cm，使得碳化硅器件可以使用相对于传统硅材料更薄的外延层，来到达传统硅器件相同的耐压水平，同时拥有更低的导通电阻，且碳化硅器件具有很好的反向恢复特性，反向恢复时间段、电流小，开关损耗小，可以降低整个系统的功耗。因此，越来越多的企业在研发采用碳化硅材料制造的功率器件来代替采用硅材料制造的功率器件。
[0004]但在碳化硅功率器件的制备过程中，如果采用现有的硅功率器件的制备工艺，特别是在离子注入工艺中，经常发生离子注入区域发生偏差的问题；在通过离子注入形成沟道的过程中，会造成沟道尺寸不可控，从而影响良率。

技术实现思路

[0005]本技术为了克服现有技术的不足，提供一种终端有源区同设计的SiC功率器件，可以在不调整离子注入工艺的情况下，实现有源区和终端区沟道尺寸、掺杂均匀度的一致性，大大降低了工艺复杂度、刻蚀控制的难度。
[0006]为实现上述目的，本技术实施例提供了一种终端有源区同设计的SiC功率器件，包括：第二导电类型碳化硅半导体基底，所述第二导电类型碳化硅半导体基底包括有源区和包围有源区的终端区，所述有源区具有若干元胞结构；
[0007]用于形成所述元胞结构沟道的沟道注入区和用于形成终端区结终端的结终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成。
[0008]可选的，所述有源区的元胞结构为碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT。
[0009]可选的，当所述SiC功率器件元胞结构为碳化硅MOSFET，所述碳化硅MOSFET的具体结构包括：位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区第一表面的栅极结构和覆盖所述栅极结构的栅源极间介质；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底另一表面的漏极电极；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区内且位于栅极结构两侧的第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区包围所述第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区作为用于形成所述碳化硅
MOSFET沟道的沟道注入区，所述第一导电类型注入基区位于第二类导电型注入源区和第二导电类型碳化硅半导体基底之间且靠近栅极结构的位置作为碳化硅MOSFET的沟道，所述沟道注入区与终端区的结终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成；位于所述第二类导电型注入源区表面的源极电极。
[0010]可选的，所述终端区为场限环或JTE结构。
[0011]可选的，当所述终端区为场限环，所述终端区的结构包括：若干条环状的位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底终端区内的第一导电类型终端注入区和第二导电类型终端注入区；环状的第一导电类型终端注入区包围所述第二导电类型终端注入区，所述第一导电类型终端注入区和第二导电类型终端注入区作为结终端注入区，结终端注入区与用于形成沟道的沟道注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成。
[0012]可选的，当所述SiC功率器件元胞结构为碳化硅MOSFET，所述终端区为场限环，所述碳化硅MOSFET的具体结构包括：位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区第一表面的栅极结构和覆盖所述栅极结构的栅源极间介质；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底另一表面的漏极电极；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区内且位于栅极结构两侧的第一导电类型注入基区、第二类导电型注入源区和第一导电类型重注入体区，所述第一导电类型注入基区包围所述第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区作为用于形成所述碳化硅MOSFET沟道的沟道注入区，第一导电类型重注入体区位于所述沟道注入区的底部；所述第一导电类型注入基区位于第二类导电型注入源区和第二导电类型碳化硅半导体基底之间且靠近栅极结构的位置作为碳化硅MOSFET的沟道；所述终端区的结构包括：若干条环状的位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底终端区内的第一导电类型终端注入区、第二导电类型终端注入区和第一导电类型终端重注入区；环状的第一导电类型终端注入区包围所述第二导电类型终端注入区，所述第一导电类型终端注入区和第二导电类型终端注入区作为结终端注入区，所述第一导电类型终端重注入区位于结终端注入区的底部；结终端注入区与沟道注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成；所述第一导电类型重注入体区与第一导电类型终端重注入区同时形成。
[0013]本技术实施例还提供了一种终端有源区同设计的SiC功率器件的制备方法，包括：
[0014]提供第二导电类型碳化硅半导体基底，所述第二导电类型碳化硅半导体基底包括有源区和包围有源区的终端区，所述有源区具有若干元胞结构；
[0015]采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时在所述有源区形成沟道注入区，在所述终端区形成结终端注入区，所述沟道注入区用于形成沟道，所述结终端注入区用于形成结终端。
[0016]可选的，采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺具体包括：在第二导电类型碳化硅半导体基底表面沉积一层掩蔽材料层，并对掩蔽材料层进行刻蚀，形成用于离子注入的掩蔽层，所述掩蔽层刻蚀形成的开口同时暴露有源区、终端区需要进行离子注入区域的表面；利用同一离子注入工艺对有源区、终端区暴露的区域进行第一离子注入；重复上述掩蔽层刻蚀和离子注入工艺步骤，采用同一离子注入工艺对有源区、终端区暴露的区域进行第二离子注入，使得在有源区形成第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区，在终端
区形成第一导电类型终端注入区和第二导电类型终端注入区，所述第一导电类型注入基区和第一导电类型终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成，所述第二类导电型注入源区与第二导电类型终端注入区采用另一次相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成，其中在所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区内且位于栅极结构两侧形成第一导电类型注入基区、第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区包围所述第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区作为用于形成所述碳化硅MOSFET沟道的沟道注入区；在所述第二导电类型碳化硅半导体基底终端区形成若干条环状的第一导电类型终端注入区和第二导电类型终端注入区；环状的第一导电类型终端注入区包围所述第二导电类型终端注入区，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种终端有源区同设计的SiC功率器件，其特征在于，包括：第二导电类型碳化硅半导体基底，所述第二导电类型碳化硅半导体基底包括有源区和包围有源区的终端区，所述有源区具有若干元胞结构；用于形成所述元胞结构沟道的沟道注入区和用于形成终端区结终端的结终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成。2.如权利要求1所述的终端有源区同设计的SiC功率器件，其特征在于，所述有源区的元胞结构为碳化硅MOSFET或碳化硅IGBT。3.如权利要求1所述的终端有源区同设计的SiC功率器件，其特征在于，当所述SiC功率器件元胞结构为碳化硅MOSFET，所述碳化硅MOSFET的具体结构包括：位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区第一表面的栅极结构和覆盖所述栅极结构的栅源极间介质；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底另一表面的漏极电极；位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底有源区内且位于栅极结构两侧的第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区包围所述第二类导电型注入源区，所述第一导电类型注入基区和第二类导电型注入源区作为用于形成所述碳化硅MOSFET沟道的沟道注入区，所述第一导电类型注入基区位于第二类导电型注入源区和第二导电类型碳化硅半导体基底之间且靠近栅极结构的位置作为碳化硅MOSFET的沟道，所述沟道注入区与终端区的结终端注入区采用相同的掩蔽层刻蚀和离子注入工艺同时形成；位于所述第二类导电型注入源区表面的源极电极。4.如权利要求1所述的终端有源区同设计的SiC功率器件，其特征在于，所述终端区为场限环或JTE结构。5.如权利要求4所述的终端有源区同设计的SiC功率器件，其特征在于，当所述终端区为场限环，所述终端区的结构包括：若干条环状的位于所述第二导电类型碳化硅半导体基底终端区内的第一导电类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈欣璐，黄兴，张梓豪，隋金池，汪剑华，杨朝阳，
申请(专利权)人：派恩杰半导体杭州有限公司，
类型：新型
国别省市：