[发明专利]一种具有台阶结构的碳化硅功率器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有台阶结构的碳化硅功率器件及其制作方法，所述碳化硅功率器件由下至上包括欧姆接触电极、N⁺SiC衬底层、N^‑SiC外延层及肖特基接触电极，还包括间隔排列的若干P型结终端；所述肖特基接触电极设于所述N^‑SiC外延层的中央，所述P型结终端为封闭环结构并依次绕设于所述肖特基接触电极外围；所述N^‑SiC外延层上表面的边缘低于中央形成环形台阶，所述P型结终端分布于所述N^‑SiC外延层环形台阶的高低两个台阶面上并与N^‑SiC外延层形成PN异质结。本发明可改善SiC功率器件结边缘电场集中现象，获得高击穿电压的碳化硅器件。

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别是涉及一种具有台阶结构的碳化硅功率器件及其制备方法。

背景技术

基于宽禁带半导体材料(如碳化硅(SiC)，氮化镓(GaN))的功率器件可以提供更大的击穿电压和功率密度，有望被广泛应用于下一代电力转换中。在SiC功率器件中，由于结的不连续性，电力线往往集中在结的边缘，造成结边缘处高电场的存在。高场的存在将导致结边缘的提早击穿，极大地限制了器件的反向击穿电压。于是在SiC功率器件的设计及制作中，往往会采用各式的结终端技术来缓解边缘电场集中效应，提高器件的击穿电压。常见的结终端技术包括保护环、终端结扩展以及场版结构等。其中，保护环、终端结扩展技术由于不依赖于高质量的介质材料，广为实际器件制作所采用。SiC功率器件一般基于N型SiC衬底和作为漂移区的弱N型外延层。相应的，采用P型SiC作为结终端以形成耗尽区来分散结边缘电场。

目前，该P型SiC区域的制作可以通过外延生长和离子注入的方式。其中，外延生长是在N型SiC层上直接整面生长P型SiC，由于P型SiC生长温度往往较高(1500℃)，在生长过程中不可避免有一些P型杂质(如Al)扩散到弱N型SiC中，对N型SiC表面形成自掺杂，甚至将该区域转化成P型，导致N型SiC表面掺杂特性改变，进而影响到低器件开启电压的获得；针对SiC的P型离子注入往往需要先进的设备如高温离子注入机和超高温退火炉来完成，且具有复杂的制程工艺，成本高，这制约了其产业化发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种具有台阶结构的碳化硅功率器件及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有台阶结构的碳化硅功率器件，所述碳化硅功率器件由下至上包括欧姆接触电极、N⁺SiC衬底层、N^-SiC外延层及肖特基接触电极，还包括间隔排列的若干P型结终端；所述肖特基接触电极设于所述N^-SiC外延层的中央，所述P型结终端为封闭环结构并依次绕设于所述肖特基接触电极外围；所述N^-SiC外延层上表面的边缘低于中央形成环形台阶，所述P型结终端分布于所述N^-SiC外延层环形台阶的高低两个台阶面上并与N^-SiC外延层形成PN异质结。

可选的，所述台阶结构的高度落差为0.5～2μm。

可选的，所述P型结终端由P型氧化物形成。

可选的，所述P型氧化物是P型NiO，SnO、Cu₂O、CuAlO₂、CuInO₂、CuGaO₂，SuCu₂O₂、CuScO₂中的至少一种。

可选的，所述N^-SiC外延层和肖特基接触电极之间还设有若干P型结构，所述P型结构为条形且平行间隔排列，所述P型结构与所述P型结终端由相同材料形成。