[发明专利]用于半导体器件中的结终端的系统和方法

说明书

本文公开的主题涉及半导体功率器件，并且更具体地涉及用于宽带隙(例如，碳化硅)半导体功率器件的结终端设计。公开的半导体器件(4)包括设置在衬底层(20)上的第一外延(epi)层(14A)，其中，第一epi层的终端区域(10)具有第一导电类型(例如，n型)的最小epi掺杂浓度。该器件还包括设置在第一epi层上的第二epi层(14Z)，其中，第二epi层的终端区域(10)具有第一导电类型的最小epi掺杂浓度并且包括第二导电类型(例如，p型)的第一多个浮空区，该第一多个浮空区形成器件的第一结终端(12)。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月21日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FORJUNCTION TERMINATION IN SEMICONDUCTOR DEVICES(用于半导体器件中的结终端的系统和方法)”的美国专利临时申请号62/783,683的优先权，该美国专利临时申请出于所有目的通过援引以其全文并入本文。

背景技术

本文所公开的主题涉及半导体功率器件，并且更具体地涉及用于宽带隙半导体功率器件的结终端设计。

对于半导体功率器件，终端(比如结终端)可以用于通常防止在反向偏压操作期间电场聚集在器件的有源区域边缘附近。如本文所使用的，术语“结终端”意在包括采用浮空的或电附接到主阻断结的p/n结作为对器件的有源区域周围的电场进行整形和控制的手段的终端结构。然而，虽然终端提高了器件可靠性和操作，但也存在与使用终端相关联的成本。例如，终端通常占据半导体功率器件的一定量的管芯区域(本文称为终端区域)。与器件的其他部分(例如，栅极总线区、栅极焊盘区等)一起，终端区域对本文所称的器件的开销区域产生影响。因此，虽然器件的有源区域包括用于功率转换的器件单元(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)单元)，但开销区域包括支持这些器件单元的操作的特征。

因此，可能期望使器件的有源区域与开销区域的比率最大化以提高性能。宽的终端产生大的终端区域和大的开销区域，并且这限制了器件的可供有源区域使用的管芯区域的量。因此，通过减少开销区域，可以增加有源区域与开销区域的比率，这可以提高器件的效率和/或操作。

发明内容

在实施例中，一种半导体器件包括设置在衬底层上的第一外延(epi)层，其中，第一epi层的终端区域具有第一导电类型的最小epi掺杂浓度。该器件还包括设置在第一epi层上的第二epi层，其中，第二epi层的终端区域具有第一导电类型的最小epi掺杂浓度和第二导电类型的第一多个浮空区，该第一多个浮空区形成器件的第一结终端。

在实施例中，一种制造碳化硅(SiC)器件的方法包括通过以下步骤形成SiC器件的埋入的外延(epi)层：在基底层上形成第一epi层，其中，第一epi层具有第一导电类型的最小epi掺杂浓度；以及以第一导电类型的第一掺杂浓度对第一epi层的有源区域进行注入，其中，最小epi掺杂浓度小于或等于特定掺杂浓度的大约一半。该方法包括通过以下步骤形成SiC器件的器件层：在第一epi层上形成第二epi层，其中，第二epi层具有第一导电类型的最小epi掺杂浓度；以第一导电类型的特定掺杂浓度对第二epi层的有源区域进行注入；在第二epi层的有源区域中形成多个器件特征；以及将具有第二导电类型的第一多个浮空区注入第二epi层的终端区域，以在器件层中形成SiC器件的第一结终端。

附图说明

当参照附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，贯穿附图，相同的标记表示相同的部分，其中：

图1是示意图，展示了根据本方案的多层碳化硅(SiC)器件的实施例的一部分的横截面视图，该器件具有包括结终端的终端区域，该结终端具有浮空掺杂区；

图2是示意图，展示了根据本方案的多层SiC器件的另一实施例的一部分的横截面视图，该器件具有包括结终端的终端区域，这些结终端设置在SiC器件的多个外延(epi)层中；