[发明专利]一种SiC器件的横向变掺杂结终端结构制作方法

说明书

本发明公开了半导体器件领域内的一种SiC器件的横向变掺杂结终端结构制作方法，包括如下步骤：1）清洗SiC半导体器件；2）在所述SiC器件表面淀积介质层SiO₂；3）光刻定义介质层SiO₂，光刻胶中间形成有开口，作为后续刻蚀介质层的掩膜；4）湿法刻蚀介质层SiO₂，利用湿法刻蚀的各向同性刻蚀特性，形成自所述开口向两侧厚度逐渐增加的斜坡结构，作为后续离子注入的阻挡层；5）去掉光刻胶；6）通过掩蔽层高温Al离子注入形成P型掺杂，形成结深从器件内部向外逐渐降低的横向变掺杂的结终端扩展结构，本发明简化了器件制备工艺，在有效提高器件击穿电压的同时降低了工艺难度和工艺成本，可用于电力电子系统中。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，特别涉及一种半导体器件制作方法。

背景技术

电力电子技术是利用如晶闸管、GTO、IGBT等电力电子器件对电能进行变换和控制的一门电子技术，在当今能源开发和利用中发挥着举足轻重的作用。当前，传统的硅基电力电子器件的性能指标水平基本上维持在10⁹-10¹⁰W•Hz，已逼近了硅材料因寄生二极管制约而能达到的极限。为了突破目前的器件极限，一般选择采用宽能带间隙材料制作的半导体器件，如碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）器件。

碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其宽的禁带宽度、高的热导率、大的饱和漂移速度和高的临界击穿电场等独特优点，成为制作大功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想半导体材料。碳化硅电力电子器件的击穿电压可达到硅器件的十倍，而导通电阻仅为硅器件的数十分之一，开关速度快，热导率高，电能转换损耗小，散热系统简单，最终使整个系统的体积和重量显著降低。以SiC材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域的热点器件和前沿研究领域之一，是电力电子技术最为重要的发展方向，在军事和民用领域具有重要的应用前景。

在电力电子系统中，电力电子器件的特性对系统性能的实现和改善起着至关重要的作用。由于器件的击穿电压在很大程度上取决于结曲率引起的边缘强电场，因此为了缓解表面终止的结边缘处的电场集中，提高器件的实际击穿电压，需要对器件进行结终端结构的设计。结终端结构主要包括场板（FP）、场限环（FLR）、结终端延伸（JTE）等。在平面结终端技术中，场板技术对耐压的提升有限，不能达到耐压要求；场限环技术能达到耐压要求，但是其对环间距太过敏感，器件设计和工艺难度大；JTE的击穿效率最高，在SiC电力电子器件结构中具有非常广泛的应用。

在SiC器件结终端结构的制备中，P型JTE区存在一个优值浓度，该优值浓度与N^-漂移层的浓度有关，一般为10¹⁷cm^-3数量级，标记为P^-区。单区JTE中具有一个非常典型的矛盾关系：当JTE剂量很高时，会在JTE边缘处形成一个新的电场尖峰，使得器件在这里发生击穿；当JTE剂量过低时，又会削弱对主结边缘的保护，使得器件在此处击穿。解决这对矛盾关系的方法就是采用多区的JTE结构。多区的JTE不再具有统一的剂量，而是在靠近主结处剂量高，以增强其对主结的保护；在远离主结端，剂量低，以降低此处的尖峰电场。即使通过多区结终端扩展技术可以降低器件击穿电压对JTE浓度的敏感性，但在器件制备过程中，同样需要两次及以上的不同剂量的Al离子注入来形成多个结终端延伸区域，这也增加了工艺的复杂度，从而增加制作成本。

因此，需要提供一种SiC器件结终端结构制作方法，在提高器件的击穿电压的同时简化工艺流程，降低工艺难度和工艺成本。

发明内容