一种功率器件的体内复合终端结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功率器件的体内复合终端结构及制备方法，该复合终端结构包括：第一电极、衬底区、外延区、复合终端结构、氧化层和第二电极，第一电极、衬底区和外延区依次层叠；复合终端结构埋设于外延区中且位于终端区中；复合终端结构包括第一子终端和若干第二子终端，第一子终端靠近有源区的一端与有源区相接触，若干第二子终端间隔分布在第一子终端表层中，且靠近有源区的第二子终端与有源区相接触；氧化层位于外延区上且位于复合终端结构的上方；第二电极位于外延区上且位于有源区中，第二电极与氧化层相邻。该结构中复合终端结构埋设在外延区中，其不易受到表面钝化层内部电荷的影响，降低了器件界面电荷对复合终端结构耐压特性的影响。性的影响。性的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种功率器件的体内复合终端结构及制备方法


[0001]本专利技术属于微电子
，具体涉及一种功率器件的体内复合终端结构及制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为新一代的宽禁带半导体材料，在功率半导体领域具有极其优异的性能表现，是功率半导体器件发展的前沿和未来方向。SiC是一种由硅(Si)和碳(C)构成的化合物半导体材料，具有优越的电学性能，包括宽禁带(2.3～3.3eV)，是Si的3倍；高击穿场强(0.8E16～3E16V/cm)，是Si的10倍；高饱和漂移速度(2E7cm/s)，是Si的2.7倍；以及高热导率(4.9W/cm K)，约是Si的3.2倍。这些特性使碳化硅材料有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、饱和速度大、最大工作温度高等优良特性，这些优良的性质，使碳化硅电子器件可以在高电压、高发热量、高频率的环境下工作，故而碳化硅被认为是制作高功率电子器的最佳材料，与砷化镓、硅相比，碳化硅在高压、高温方面有压倒性的优良性质。
[0003]对于功率器件，在通常的芯片划片之后，位于芯片边缘的侧面与底部等电位，如果在最边缘区域如果不加任何动作，最边缘区域就需在横向承担很高的电压。因此，通常将芯片的最侧面延长，形成终端保护区，以降低表面电场强度，防止器件的边缘击穿。
[0004]目前常见的SiC功率器件终端结构采用表面终端结构。然而，表面终端结构耐压性能易受到表面电荷的影响，造成器件承压稳定性下降。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种功率器件的体内复合终端结构及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术实施例提供了一种功率器件的体内复合终端结构，包括：第一电极、衬底区、外延区、复合终端结构、氧化层和第二电极，其中，
[0007]所述第一电极、所述衬底区和所述外延区依次层叠；
[0008]所述复合终端结构埋设于所述外延区中且位于终端区中，靠近有源区一侧的所述复合终端结构与所述有源区相接触；所述复合终端结构包括第一子终端和若干第二子终端，所述第一子终端靠近所述有源区的一端与所述有源区相接触，若干第二子终端间隔分布在所述第一子终端表层中，且靠近有源区的所述第二子终端与所述有源区相接触；
[0009]所述氧化层位于所述外延区上且位于所述复合终端结构的上方；
[0010]所述第二电极位于所述外延区上且位于所述有源区中，所述第二电极与所述氧化层相邻。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述衬底区的材料包括第一N型SiC，掺杂浓度为1e
18
cm
‑3～1e
20
cm
‑3，厚度为50μm～400μm；
[0012]所述外延区的材料包括第二N型SiC，掺杂浓度为1
×
10
14
cm
‑3～5
×
10
16
cm
‑3，厚度为5μm～200μm。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第一子终端的掺杂浓度为5
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
18
cm
‑3，长度5μm～800μm，厚度0.5μm～1.5μm，其顶部与所述外延区顶部之间的距离为0.5μm～5μm。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述第二子终端的掺杂浓度大于所述第一子终端的掺杂浓度。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，每个所述第二子终端的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3，宽度为2μm～5μm，厚度为0.5μm～1.2μm；相邻所述第二子终端之间的距离为1μm～5μm，远离所述有源区的所述第二子终端尾部与所述第一子终端尾部之间的距离为10μm～400μm。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述第二子终端的数量为10～200。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述第一子终端为结终端扩展终端结构，所述第二子终端包括场限环终端。
[0018]本专利技术的另一个实施例提供了一种功率器件的体内复合终端结构的制备方法，包括步骤：
[0019]S1、在衬底区表面外延生长第一外延区；
[0020]S2、在所述第一外延区的表层中制备第一子终端，使得所述第一子终端靠近有源区的一端与所述有源区相接触；
[0021]S3、在所述第一子终端的表层中制备第二子终端，使得所述第二子终端间隔分布在所述第一子终端表层中，且靠近有源区一侧的所述第二子终端与所述有源区相接触；
[0022]S4、在所述第一外延区的表面、所述第一子终端的表面和所述第二子终端的表面外延生长第二外延区，形成外延区，其中，所述第二外延区的材料与所述第一外延区的材料相同；
[0023]S5、在所述外延区表面制备氧化层，使得所述氧化层位于所述复合终端结构的上方；
[0024]S6、在所述衬底区的背面淀积金属层，形成第一电极；
[0025]S7、在所述外延区的表面淀积金属层，形成位于所述有源区中且与所述氧化层相邻的第二电极。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，步骤S2包括：
[0027]在所述第一外延区的表层进行离子注入，注入离子包括Al，注入能量范围为10keV～800keV，形成掺杂浓度为5
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
18
cm
‑3的所述第一子终端。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，步骤S3包括：
[0029]在所述第一子终端的表层进行离子注入，注入离子包括Al，注入能量范围为10keV～800keV，形成掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3的所述第二子终端。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术的终端结构中，将复合终端结构埋设在外延区中，使得复合终端结构在空间上远离器件表面，不易受到表面钝化层内部电荷的影响，降低了器件界面电荷对复合终端结构耐压特性的影响，使得功率器件具有更好的抗电荷特性和更好的稳定性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种功率器件的体内复合终端结构的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的功率器件的体内复合终端结构的制备方法的流程示意图；
[0034]图3a
‑
图3g为本专利技术实施例提供的一种功率器件的体内复合终端结构的制备方法的过程示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件的体内复合终端结构，其特征在于，包括：第一电极(1)、衬底区(2)、外延区(3)、复合终端结构(4)、氧化层(5)和第二电极(6)，其中，所述第一电极(1)、所述衬底区(2)和所述外延区(3)依次层叠；所述复合终端结构(4)埋设于所述外延区(3)中且位于终端区中，靠近有源区一侧的所述复合终端结构(4)与所述有源区相接触；所述复合终端结构(4)包括第一子终端(41)和若干第二子终端(42)，所述第一子终端(41)靠近所述有源区的一端与所述有源区相接触，若干第二子终端(42)间隔分布在所述第一子终端(41)表层中，且靠近有源区的所述第二子终端(42)与所述有源区相接触；所述氧化层(5)位于所述外延区(3)上且位于所述复合终端结构(4)的上方；所述第二电极(6)位于所述外延区(3)上且位于所述有源区中，所述第二电极(6)与所述氧化层(5)相邻。2.根据权利要求1所述的功率器件的体内复合终端结构，其特征在于，所述衬底区(2)的材料包括第一N型SiC，掺杂浓度为1
×
10
18
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3，厚度为50μm～400μm；所述外延区(3)的材料包括第二N型SiC，掺杂浓度为1
×
10
14
cm
‑3～5
×
10
16
cm
‑3，厚度为5μm～200μm。3.根据权利要求1所述的功率器件的体内复合终端结构，其特征在于，所述第一子终端(41)的掺杂浓度为5
×
10
16
cm
‑3～1
×
10
18
cm
‑3，长度5μm～800μm，厚度0.5μm～1.5μm，其顶部与所述外延区(3)顶部之间的距离为0.5μm～5μm。4.根据权利要求1所述的功率器件的体内复合终端结构，其特征在于，所述第二子终端(42)的掺杂浓度大于所述第一子终端(41)的掺杂浓度。5.根据权利要求1所述的功率器件的体内复合终端结构，其特征在于，每个所述第二子终端(42)的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
20
cm
‑3，宽度为2μm～5μm，厚度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：田鸿昌，袁昊，宋庆文，朱权喆，何晓宁，
申请(专利权)人：陕西半导体先导技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：