[发明专利]隐埋N型沟道的碳化硅功率器件及其制造方法

说明书

一种隐埋N型沟道的碳化硅功率器件及其制造方法，通过改变沟道内结构，从而改善电场分布，保护器件，防止器件在高压环境下过热而过早的击穿，起到提高碳化硅功率器件稳定性与可靠性的作用。该隐埋N型沟道的碳化硅功率器件包括：设置在最下方的背面金属接触，设置在背面金属接触的上方的碳化硅衬底，设置在碳化硅衬底的上方的碳化硅外延层，设置在碳化硅外延层中的有源注入区、JTE注入区以及N型隐埋沟道，其中，有源注入区和JTE注入区分别沿器件的中心线对称分布，JTE注入区设置在有源注入区的外侧，N型隐埋沟道设置在有源注入区的主结的下方，设置在碳化硅外延层上方的氧化物钝化层和表面金属接触。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅功率器件及其制造方法，具体涉及一种隐埋N型沟道的碳化硅功率器件及其制造方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种性能优异的宽禁带半导体，不但具有禁带宽、热导率高、击穿场强高、饱和电子漂移速率高等特点，而且还具有极好的物理稳定性与化学稳定性、极强的抗辐照能力和机械强度等，因此，SiC可用于研制高温、高频、大功率的功率器件。

在高温、高频、大功率的功率器件中，半导体功率器件的稳定性与可靠性是半导体在生产考核中很重要的指标，同时也是严重影响半导体器件下游产品的重要因素。而在大功率器件中，高温高频器件仍然面临着各种各样的问题。在传统的SiC器件中，当正向导通时，有可能会发生瞬间的高过电流脉冲，损毁器件；当反向电压高于器件的额定电压时，会发生雪崩击穿，使得器件的阻断能力受到雪崩击穿的限制；另外，当器件的局部温度过高时，也会使得器件产生热击穿，遭到破坏。

为了提高器件的稳定可靠性，技术人员已经做了很多的改善，但还是存在不足，还需要做更多的努力，使得器件在使用过程中能够提供稳定的整流或者开关等特性。隐埋沟道工艺就是很好的解决办法之一。通过改变沟道内结构，从而改善电场分布，保护器件，防止器件在高压环境下过热而过早的击穿，起到提高碳化硅功率器件可靠性的作用。

发明内容

针对现有SiC功率器件可靠性不足的问题，本发明对器件的沟道结构进行隐埋工艺的改善，从而保护器件，防止器件在高压环境下过热而过早的击穿，起到提高碳化硅功率器件可靠性的作用。

本发明的目的在于提供一种隐埋N型沟道的碳化硅功率器件及其制造方法，来解决碳化硅功率器件的稳定性与可靠性的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，其特征在于，包括：设置在最下方的背面金属接触，设置在所述背面金属接触的上方的碳化硅衬底，设置在所述碳化硅衬底的上方的碳化硅外延层，设置在所述碳化硅外延层中的有源注入区、JTE注入区以及N型隐埋沟道，其中，所述有源注入区和所述JTE注入区分别沿器件的中心线对称分布，所述JTE注入区设置在所述有源注入区的外侧，所述N型隐埋沟道设置在有源注入区的主结的下方，设置在所述碳化硅外延层上方的氧化物钝化层和表面金属接触。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，在器件的中心区域也间隔设置了有源注入区。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，所述碳化硅衬底为N型衬底，所述碳化硅外延层为N-型外延层。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，所述有源注入区为P+注入区，注入深度在0.4～2微米之间。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，所述JTE注入区的注入深度在0.2～1微米之间。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，所述N型隐埋沟道的注入杂质为N或P，注入深度在0.2～1微米之间，注入剂量在1e¹²～1e¹⁶之间。

根据本发明的隐埋N型沟道的碳化硅功率器件，所述氧化物钝化层的厚度在0.3～2微米之间。