[实用新型]用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及碳化硅半导体功率器件制备领域，具体地涉及一种用于高压碳化硅半导体功率器件的复合终端结构。

背景技术

碳化硅作为一种新兴的第三代半导体材料，具有优良的物理和电学特性。在充电器件、轨道交通、智能电网、绿色能源等领域有着广泛的应用前景。

由于半导体器件的尺寸有限，为了缓解器件边缘电场集中而导致器件击穿的问题，通常会在功率器件结边缘设置用于保护器件的结终端结构。常见的终端结构主要有场板、场限环、结终端扩展(JTE)等，这些终端结构已经广泛地运用在各类半导体功率器件中。

对于普通的碳化硅功率器件，仅使用单一的终端结构即可满足阻断电压要求。然而对一致性和可靠性要求更高的器件，需要更大的终端面积和多次光刻、离子注入的工艺过程，受限于材料成本和终端结构带来的良品率问题，单一终端结构的碳化硅功率器件愈显劣势：高压碳化硅器件的终端占用晶片面积过大，工艺次数较多，良品率和可重复型较低；碳化硅单一终端可能会由于注入离子在退火中发生扩散而使终端性能大幅下降。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于，提供一种用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构。利用尽量少的光刻次数和离子注入次数，形成占用面积较小、良品率高和可重复性高的碳化硅半导体功率器件的复合终端结构。

该复合终端结构可以在碳化硅JBS二极管器件、PIN二极管器件、MOSFET器件和IGBT器件等器件中实现，但不限于这几种功率器件。

本实用新型提供一种用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其特征在于，包括：第一结终端扩展；第二结终端扩展；场限环；所述第一结终端扩展和所述第二结终端扩展的重合部分形成的第一重合区域；以及所述场限环和所述第二结终端扩展的重合部分形成的第二重合区域。

根据本实用新型的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其中，所述第一结终端扩展的宽度比所述第二结终端扩展的宽度短，所述第一结终端扩展的深度比所述第二结终端扩展的深度深。

根据本实用新型的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其中，所述场限环与所述第一结终端扩展同时形成，所述场限环与所述第一结终端扩展具有相同的掺杂浓度和深度。

根据本实用新型的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其中，所述第一重合区域的宽度与所述第一结终端扩展的宽度相同，所述第一重合区域的掺杂浓度等于所述第一结终端扩展与所述第二结终端扩展的掺杂浓度之和；所述第二重合区域的宽度与所述场限环的宽度相同，所述第二重合区域的掺杂浓度等于所述第二结终端扩展与所述场限环的掺杂浓度之和。

根据本实用新型的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其中，所述复合终端结构和主结在外延片上形成，所述复合终端结构与所述主结直接相连，与所述主结具有相同的掺杂类型。

根据本实用新型的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，其中，所述第一结终端扩展与所述场限环的深度大于所述主结的深度，所述第二结终端扩展的深度小于所述主结的深度。

根据本实用新型提供的用于碳化硅半导体功率器件的复合终端结构，产生了以下有益的技术效果：在不改变终端面积的情况下，提高了对终端离子注入浓度误差的容忍范围；最大程度地避免了注入离子扩散对器件终端的影响，并减小了器件终端面积，提高了器件良品率。利用尽量少的光刻次数和离子注入次数，形成适用于600V以上的碳化硅功率器件的复合终端结构。该复合终端结构适用于高压碳化硅功率器件，如碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET、碳化硅PiN二极管、碳化硅IGBT等器件。

附图说明

下面参考附图结合实施例说明本实用新型。在附图中：

图1示意了本实用新型实施例的用于高压碳化硅功率器件的复合终端结构；

图2(a)示意了常规双JTE结构的终端结构；

图2(b)示意了常规双JTE结构应用在10kV量级SiC IGBT器件中时，理想状况下器件阻断电压与掺杂浓度间的关系；

图2(c)示意了常规双JTE结构应用在10kV量级SiC IGBT器件时，若出现注入离子扩散，阻断电压与掺杂浓度间的关系；

图3(a)示意了本实用新型实施例的复合终端结构应用在10kV量级SiC IGBT器件时，器件的阻断电压与掺杂浓度之间的关系；

图3(b)示意了本实用新型实施例的复合终端结构应用在10kV量级SiC IGBT器件时，阻断12kV电压时，器件终端底部的电场强度分布；