[发明专利]具有优化层的碳化硅金属氧化物半导体（MOS）装置中的电场屏蔽

说明书

本文中公开的主题涉及碳化硅（SiC）功率装置。具体地，本公开涉及供与优化层组合使用的屏蔽区。公开的屏蔽区降低了在反向偏置下半导体装置的邻接装置单元的阱区之间存在的电场。公开的屏蔽区占据在相邻装置单元之间的JFET区的一部分并且在邻接装置单元的角接触的JFET区的最宽部分中中断优化层的连续性。公开的屏蔽区和装置布局启用相对于可比较的尺寸的常规的带状装置更好的性能，同时仍然提供相似的可靠性（例如，处于反向偏置的长期、高温稳定性）。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月23日提交的序列号为62/340,396、标题为“ELECTRIC FIELDSHIELDING IN SILICON CARBIDE METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR (MOS) DEVICE CELLS”的美国临时申请的优先权和益处，由此通过引用将其全部结合于此以用于所有目的。

背景技术

本文中所公开的主题涉及半导体功率装置，诸如碳化硅（SiC）功率装置，包括场晶体管（例如，MOSFET、DMOSFET、UMOSFET、VMOSFET、沟槽式MOSFET等）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和绝缘基MOS控制晶闸管（IBMCT）。

本节旨在向读者介绍可与以下描述和/或要求保护的本公开的各种方面相关的领域的各种方面。相信本论述对于向读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面是有帮助的。因此，应当理解，这些陈述要鉴于此来阅读，而不是作为现有技术的承认。

遍及现代电气系统广泛使用功率变换装置来将电功率从一种形式转换为另一种形式以供负载消耗。很多功率电子系统利用诸如晶闸管、二极管以及各种类型的晶体管（例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和其它合适的晶体管）的各种半导体装置和部件。

具体地，对于高频率、高电压和/或高电流应用，碳化硅（SiC）装置相比对应的硅（Si）装置在高温度操作、降低的传导和开关损耗以及更小的管芯尺寸方面可提供多个优点。然而，SiC相对于Si也存在多个技术的和设计的挑战，诸如在SiC装置制作期间的更低的掺杂剂扩散以及在操作期间（例如，在反向偏置下）的SiC装置内更高的电场。虽然SiC装置的SiC部分可对这些更高的电场是鲁棒的，诸如二氧化硅（SiO₂）介电层的SiC装置的其它部分可在这些更高的电场下失效。因此，期望开发降低高电场的SiC装置设计以便在不显著削弱装置性能的情况下提高装置可靠性。

发明内容

在实施例中，装置包括至少部分地设置在具有第一导电类型的半导体装置层中的多个装置单元。每个装置单元包括具有第一导电类型的漂移层以及从半导体装置层的表面延伸到漂移层并且具有第一导电类型的优化层，其中优化层具有高于漂移层的平均掺杂浓度的平均掺杂浓度。每个装置单元还包括具有第一导电类型的至少部分地设置在优化层内的源极区、具有第二导电类型的至少部分地设置在优化层内与源极区相邻的沟道区；以及具有第一导电类型和第二掺杂浓度的设置在优化层内在多个装置单元的沟道区之间的JFET区，其中JFET区在装置单元的阱区和邻接装置单元的阱区的平行部分之间具有平行JFET宽度。装置还包含具有第一导电类型和第一掺杂浓度的多个设置在优化层内的屏蔽区（SROL），其中多个SROL至少部分地设置在多个装置单元的邻接装置单元的沟道区之间的JFET区的部分内。

在另一实施例中，制造的方法包括掩蔽半导体层的表面的一部分，其中半导体层具有第一导电类型的初始掺杂浓度。方法包括用第一导电类型的掺杂剂来掺杂半导体层以形成优化层，其中优化层延伸到半导体层的表面中第一深度，其具有大于初始掺杂浓度的峰值掺杂浓度并且包括具有初始掺杂浓度的多个优化层内的屏蔽区（SROL）。方法还包括在优化层内注入多个装置单元的阱区和源极区，其中阱区延伸到半导体层的表面中小于第一深度的第二深度，其中阱区定义多个装置单元的沟道区，并且其中多个SROL设置在多个装置单元的邻接装置单元的沟道区的部分之间。

附图说明