[发明专利]具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构及其制作方法，包括：SiC超级结结构包括若干间隔分布的P柱区和N柱区，P柱区和N柱区之间形成有PN结界面，PN结界面形成有缓冲层结构；缓冲层结构包括P柱缓冲层组和N柱缓冲层组，P柱缓冲层组邻接P柱区和N柱缓冲层组，N柱缓冲层组邻接N柱区和P柱缓冲层组；其中，P柱缓冲层组和N柱缓冲层组分别包括至少一个对应缓冲层。本发明提升了SiC超级结器件SiC超级结器件具有更好的抗荷偏特性、可靠性、高击穿电压特性。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构及其制作方法。

背景技术

SiC功率器件可以降低转换器转换损耗，提高功率密度，降低散热要求，降低系统尺寸和复杂度，对系统性能提升作用明显。高温、高压、低损耗等特性使得SiC功率器件适用于电源、轨道交通、电机控制、电动汽车、航空航天等系统。SiC功率器件在中低功率应用方面具有超过其他类型开关器件天然优势。SiC超级结器件作为一种新型结构器件，通过在传统承压层中设置P、N柱状结构，使器件工作在反向偏置时耗尽层内部电场由三角形变为矩形，从而有效平衡功率器件特征导通电阻与击穿电压的关系，打破材料一维单极理论极限。

但是，目前常见的SiC超级结结构为连续的P、N柱状结构，由于SiC承压层内部的P柱区、N柱区为掺杂突变结构，如果P柱区、N柱区的掺杂浓度差异过大，将出现严重的电荷不平衡问题，荷偏造成器件承压能力下降，从而影响器件的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构及其制作方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构的制作方法，所述SiC超级结结构包括若干间隔分布的P柱区和N柱区，所述P柱区和所述N柱区之间形成有PN结界面，所述PN结界面形成有缓冲层结构；所述缓冲层结构包括P柱缓冲层组和N柱缓冲层组，所述P柱缓冲层组邻接所述P柱区和所述N柱缓冲层组，所述N柱缓冲层组邻接所述N柱区和所述P柱缓冲层组；其中，所述P柱缓冲层组和N柱缓冲层组分别包括至少一个对应缓冲层。

在本发明的一个实施例中，所述P柱区和所述N柱区的宽度为1μm～10μm。

在本发明的一个实施例中，从所述N柱区至所述P柱区，N型离子浓度依次降低，P型离子浓度依次上升，且呈台阶非线性分布。

在本发明的一个实施例中，所述P柱缓冲层组和所述N柱缓冲层组分别包括一个对应缓冲层，该缓冲层对应的宽度均小于1μm。

在本发明的一个实施例中，所述P柱缓冲层组和所述N柱缓冲层组分别包括多个对应缓冲层；

从所述N柱区至所述P柱区，所述N柱缓冲层组中多个对应缓冲层宽度依次递减，所述P柱缓冲层组中多个对应缓冲层宽度依次递增。

在本发明的一个实施例中，从所述N柱区至所述P柱区，所述N柱缓冲层组中与所述N柱区相邻的缓冲层的宽度小于1μm，对应所述N柱缓冲层组中其他缓冲层的宽度为上一缓冲层的宽度的一半。

在本发明的一个实施例中，从所述N柱区至所述P柱区，所述P柱缓冲层组中与所述P柱区相邻的缓冲层的宽度小于1μm，对应所述P柱缓冲层组中其他缓冲层的宽度为上一缓冲层的宽度的两倍。

在本发明的一个实施例中，从所述N柱区至所述P柱区，N型离子浓度依次降低，P型离子浓度依次上升，且呈阶梯线性分布。

在本发明的一个实施例中，所述P柱缓冲层组和所述N柱缓冲层组分别包括一个对应缓冲层，该缓冲层对应的宽度均小于2μm。

第二方面，本发明实施例提供了一种具有梯度变化缓冲层结构的SiC超级结结构的制作方法，其特征在于，包括：