一种功率器件终端结构及制作方法技术

本发明专利技术提供一种功率器件终端结构及制作方法，该方法包括：提供碳化硅基衬底，碳化硅基衬底包括有源区和终端区；于终端区中形成环状沟槽；于终端区上依次形成场氧层和层间介质层；于碳化硅基衬底上形成覆盖层间介质层的钝化层，钝化层填充入环状沟槽中；于钝化层上形成保护层，保护层覆盖钝化层并延伸至终端区中远离有源区的一侧与碳化硅基衬底的上表面连接。本发明专利技术中于SiC衬底的终端区设置环状沟槽，提高了SiC表面粗糙度，进而提高钝化层/保护层与SiC衬底之间的粘附能力，有效避免SiC器件由于高温热膨胀不匹配而发生的钝化层/保护层剥离SiC衬底，从而避免器件高温失效，提高了SiC功率器件的高温可靠性。功率器件的高温可靠性。功率器件的高温可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种功率器件终端结构及制作方法


[0001]本专利技术属于半导体器件制造领域，涉及一种功率器件终端结构及制作方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为第三代化合物半导体材料，具有优异的物理特性和电特性，SiC基金属氧化物半导体场效晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor，简称MOSFET)具有低导通电阻，高工作频率的特点，在充电桩，电动汽车，光伏逆变等应用领域中具有广阔的应用前景。然而，由于SiC材料特性，热膨胀系数等参数与传统Si基功率器件不同，传统的Si基功率器件的钝化层(Passivation，简称PA)和保护层等并不适用于SiC高压功率器件，特别是在高温高压的恶劣应用环境下，SiC MOSFET表现出较差的可靠性。
[0003]因此，如何提供一种功率器件终端结构及制作方法，以提高SiC MOSFET的可靠性，避免高温状态下因热膨胀系数的不匹配导致钝化层/保护层剥离SiC而出现失效等，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种功率器件终端结构及制作方法，用于解决现有技术中因热膨胀系数的不匹配导致钝化层/保护层剥离SiC而出现失效、器件可靠性差等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种功率器件终端结构的制作方法，包括以下步骤：
[0006]提供碳化硅基衬底，所述碳化硅基衬底包括有源区和终端区，所述终端区环设于所述有源区的外侧；
[0007]于所述碳化硅基衬底上形成掩膜层并图形化，基于图形化的所述掩膜层于所述终端区中形成环状沟槽，在水平方向上所述有源区位于所述环状沟槽围成的区域内；
[0008]于所述终端区上依次形成场氧层和层间介质层，所述场氧层和所述层间介质层在水平方向上与所述环状沟槽间隔预设距离；
[0009]于所述碳化硅基衬底上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述层间介质层并填充入所述环状沟槽中；
[0010]于所述钝化层上形成保护层，所述保护层覆盖所述钝化层并延伸至所述终端区中远离所述有源区的一侧与所述碳化硅基衬底的上表面连接。
[0011]可选地，所述碳化硅基衬底包括碳化硅衬底或碳化硅外延片。
[0012]可选地，所述掩膜层包括自下而上依次层叠的二氧化硅层/多晶硅层/二氧化硅层。
[0013]可选地，所述环状沟槽包括方形环状槽、圆形环状槽中的一种。
[0014]可选地，所述环状沟槽的数量为多个，多个所述环状沟槽呈同心环排布。
[0015]可选地，所述环状沟槽的槽宽度范围为2.5
‑
3.5μm，相邻所述环状沟槽的距离范围为1.5
‑
2.5μm。
[0016]本专利技术还提供一种功率器件终端结构，包括：
[0017]碳化硅基衬底，包括有源区和终端区，所述终端区环设于所述有源区的外侧；
[0018]环状沟槽，位于所述终端区中，在水平方向上所述有源区位于所述环状沟槽围成的区域内；
[0019]场氧层，位于所述终端区上，所述场氧层在水平方向上与所述环状沟槽间隔预设距离；
[0020]层间介质层，位于所述场氧层上，所述层间介质层在水平方向上与所述环状沟槽间隔预设距离；
[0021]钝化层，位于所述层间介质层上方覆盖所述层间介质层，且所述钝化层并填充入所述环状沟槽中；
[0022]保护层，位于所述钝化层上方覆盖所述钝化层，所述保护层并延伸至所述终端区中远离所述有源区的一侧与所述碳化硅基衬底的上表面连接。
[0023]可选地，所述环状沟槽包括方形环状槽、圆形环状槽中的一种。
[0024]可选地，所述环状沟槽的数量为多个，多个所述环状沟槽呈同心环排布。
[0025]可选地，所述环状沟槽的槽宽度范围为2.5
‑
3.5μm，相邻所述环状沟槽的距离范围为1.5
‑
2.5μm。
[0026]如上所述，本专利技术的功率器件终端结构及制作方法中，于SiC衬底的终端区设置环状沟槽，提高了SiC表面粗糙度，进而提高钝化层/保护层与SiC衬底之间的粘附能力，有效避免SiC器件由于高温热膨胀不匹配而发生的钝化层/保护层剥离SiC衬底，从而避免器件高温失效，提高了SiC功率器件的高温可靠性。
附图说明
[0027]图1显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法的工艺流程图。
[0028]图2显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中提供碳化硅基衬底的示意图。
[0029]图3显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于碳化硅基衬底上形成掩膜层的示意图。
[0030]图4显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于掩膜层中形成开口的示意图。
[0031]图5显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于终端区形成环状沟槽的示意图。
[0032]图6显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中形成环状沟槽的俯视图。
[0033]图7显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于终端区依次形成场氧层、层间介质层的示意图。
[0034]图8显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于终端区形成钝化层的示意图。
[0035]图9显示为本专利技术的功率器件终端结构的制作方法中于终端区形成保护层的示意
图。
[0036]元件标号说明
[0037]1碳化硅基衬底
[0038]10有源区
[0039]11终端区
[0040]110环状沟槽
[0041]2掩膜层
[0042]20下层二氧化硅层
[0043]21多晶硅层
[0044]22上层二氧化硅层
[0045]23掩膜开口
[0046]3场氧层
[0047]4层间介质层
[0048]5钝化层
[0049]6保护层
[0050]S1～S5步骤
具体实施方式
[0051]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0052]请参阅图1至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0053]实施例一
[0054]本实施例提供一种功率器件终端结构的制作方法，请参阅图1，显示为该方法的工艺流程图，包括以下步骤：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件终端结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供碳化硅基衬底，所述碳化硅基衬底包括有源区和终端区，所述终端区环设于所述有源区的外侧；于所述碳化硅基衬底上形成掩膜层并图形化，基于图形化的所述掩膜层于所述终端区中形成环状沟槽，在水平方向上所述有源区位于所述环状沟槽围成的区域内；于所述终端区上依次形成场氧层和层间介质层，所述场氧层和所述层间介质层在水平方向上与所述环状沟槽间隔预设距离；于所述碳化硅基衬底上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述层间介质层并填充入所述环状沟槽中；于所述钝化层上形成保护层，所述保护层覆盖所述钝化层并延伸至所述终端区中远离所述有源区的一侧与所述碳化硅基衬底的上表面连接。2.根据权利要求1所述的功率器件终端结构的制作方法，其特征在于：所述碳化硅基衬底包括碳化硅衬底或碳化硅外延片。3.根据权利要求1所述的功率器件终端结构的制作方法，其特征在于：所述掩膜层包括自下而上依次层叠的二氧化硅层/多晶硅层/二氧化硅层。4.根据权利要求1所述的功率器件终端结构的制作方法，其特征在于：所述环状沟槽包括方形环状槽、圆形环状槽中的一种。5.根据权利要求1所述的功率器件终端结构的制作方法，其特征在于：所述环状沟槽的数量为多个，多个所述环状沟槽呈同心环排布。6.根据权利要求5所述的功率器件终端结构的制作方法，其特征在于：所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小文，陈开宇，
申请(专利权)人：瑶芯微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：