[发明专利]具有终端保护装置的碳化硅JBS及其制备方法

说明书

本发明公开了具有终端保护装置的碳化硅JBS及其制备方法，所述装置包括碳化硅衬底，在碳化硅衬底上生长有第一外延层，在第一外延层内间隔分布有多个改善设施，在第一外延层上表面生长有第二外延层，在第二外延层内设有注入区、过渡区、保护环，保护环与改善设施在纵向方向上分布一致，环间距依次递增，在碳化硅衬底背面覆盖有欧姆金属电极，第二外延层上方覆盖有肖特基金属电极和氧化层，解决了现有技术存在的电场尖峰问题，其应用时可有效改善终端区的电场分布，缓解电场尖峰现象，提升器件的反向耐压以及可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及具有终端保护装置的碳化硅JBS及其制备方法。

背景技术

碳化硅作为宽禁带材料，可以实现较低的导通损耗，同时具有优异的耐高温性和导热特性，可满足多种应用需求。碳化硅材料的高临界场特性，使碳化硅功率器件与相同电压下的常规硅器件相比，能有更高的掺杂浓度和更薄的漂移层厚度，从而实现更低的导通电阻。碳化硅JBS结构，可在满足较高的反向耐压前提下，保持较低的导通损耗，且具有独特的零反向恢复特性，适合高频应用。

当前大多数碳化硅JBS结构，为了提升终端耐压能力，都设计了终端保护结构，包括JTE、场限环等。但对于反向耐压性能的提升依旧有限，实际使用过程中仍有部分器件发生了终端击穿现象。本发明通过二次外延，在终端结构下设置了能够优化电场分布的缓解机构，可以改善终端的电场分布，缓解电场尖峰的存在。

发明内容

本发明提供了具有终端保护装置的碳化硅JBS及其制备方法，解决了现有技术存在的电场尖峰问题，其应用时可有效改善终端区的电场分布，缓解电场尖峰现象，提升器件的反向耐压以及可靠性。

为了解决该技术问题，本发明提供了如下技术方案：

具有终端保护装置的碳化硅JBS，其特征在于，包括碳化硅衬底，在碳化硅衬底上生长有第一外延层，在第一外延层内间隔分布有多个改善设施，在第一外延层上表面生长有第二外延层，在第二外延层内设有注入区、过渡区、保护环，保护环与改善设施在纵向方向上分布一致，环间距依次递增，在碳化硅衬底背面覆盖有欧姆金属电极，第二外延层上方覆盖有肖特基金属电极和氧化层；

其中，碳化硅衬底、第一外延层、第二外延层掺杂类型为第一导电类型，注入区、过渡区、保护环的掺杂类型都为第二导电类型。

优选的，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。

优选的，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

本方案还提供了上述具有终端保护装置的碳化硅JBS的制备方法，包括以下步骤：

S1,在碳化硅衬底上外延生长形成第一外延层；

S2，在第一外延层上表面通过介质薄膜沉积、光刻和刻蚀，形成沟槽结构，再通过沉积的方式进行填充，形成改善设施；完成沉积工艺后对掩膜层进行剥离；

S3，在第一外延层上外延生长形成第二外延层；

S4，通过介质薄膜沉积、光刻，形成掩膜氧化层，通过离子注入形成注入区；

通过介质薄膜沉积、光刻，形成掩膜氧化层，通过注入形成过渡区；

使用S2相同的光刻板，通过介质薄膜沉积、光刻，形成掩膜氧化层，在第二外延层上通过离子注入形成保护环；

每次离子注入完成后对掩膜层进行剥离；

S5，在碳化硅衬底下表面通过欧姆接触方式形成欧姆金属电极，并进行退火；之后通过光刻生成的掩膜层，沉积氧化层，以保护终端结构；

在第二外延层上表面通过肖特基接触方式形成肖特基金属电极，并进行退火处理。

优选的，步骤S2填充材料选自多晶硅、金属、氧化物中的任意一种。