[发明专利]碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。