一种光刻掩膜版和SiC结终端结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光刻掩膜版和SiC结终端结构，所述光刻掩膜版从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括第一不透光区、渐变透光区和第二不透光区，其中，所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述第一不透光区到第二不透光区逐渐降低。本实用新型专利技术提供的实施例通过所述光刻掩膜版对结终端结构的JTE掺杂剂量精确可控、形成具有结深渐变的SiC结终端结构。在JTE掺杂剂量渐变的结终端结构中，内侧的大剂量掺杂区域有效降低了主结的峰值电场，而外侧较低剂量的掺杂区域则降低了前一级结终端扩展区所新建立起来的峰值电场，从而有效解决了现有技术中结终端扩展结构对掺杂参数过于敏感的问题，同时也起到了提高击穿电压的作用。

A Photolithography Mask and SiC Junction Terminal Structure

【技术实现步骤摘要】
一种光刻掩膜版和SiC结终端结构
本技术涉及半导体器件
，特别是涉及一种光刻掩膜版和SiC结终端结构。
技术介绍
电力电子技术是使用例如晶闸管、GTO、IGBT等电力电子器件对电能进行变换和控制的一门电子技术，在当今能源开发和利用中发挥着举足轻重的作用。当前，传统的硅基电力电子器件的水平基本上维持在109-1010W·Hz，已逼近了因寄生二极管制约而能达到的硅材料的极限。为了突破目前的器件极限，一般选择采用宽能带间隙材料的半导体器件，如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)器件。碳化硅材料具有优良的物理和电学特性，以其宽的禁带宽度、高的热导率、大的饱和漂移速度和高的临界击穿电场等独特优点，成为制作大功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想半导体材料。碳化硅电力电子器件的击穿电压可达到硅器件的十倍，而导通电阻仅为硅器件的数十分之一，开关速度快，热导率高，电能转换损耗小，散热系统简单，最终使整个系统的体积和重量显著降低。用SiC材料制备的电力电子器件已成为目前半导体领域的热点器件和前沿研究领域之一，是电力电子技术最为重要的发展方向，在军事和民事领域具有重要的应用前景。在电力电子系统中，电力电子器件的特性对系统性能的实现和改善起着至关重要的作用。由于器件的击穿电压在很大程度上取决于结曲率引起的边缘强电场，因此为了缓解表面终止的结边缘处的电场集中，提高器件的实际击穿电压，需要对器件进行结终端结构的设计。结终端结构主要包括场板(FP)、场限环(FLR)、结终端延伸(JTE)等。在平面结终端技术中，单纯的场板技术对耐压的提升有限，不能达到耐压要求；场限环技术能达到耐压要求，但是其对环间距太过敏感，器件设计和工艺难度大；JTE提高耐压的效率最高，在SiC电力电子器件结构中具有非常广泛的应用。一般来说，器件制作过程中往往不止采用一种终端结构，而是混合使用两种或者两种以上的终端结构，以更好地提升器件性能。并且单区JTE中具有一个非常典型的矛盾关系：当JTE剂量很高时，会在JTE边缘处形成一个新的电场尖峰，使得器件在这里发生击穿；当JTE剂量过低时，又会削弱对主结边缘的保护，使得器件在此处击穿。另一方面，单纯的传统场板终端结构只能将击穿电压提高到1500V左右，为了使下方的半导体耗尽区尽可能承担大的电压，必须使该区域的电场强度维持在临界电场附近，因此需要对金属场板结构进行改造。
技术实现思路
为了解决上述问题至少之一，本技术的第一方面提供一种光刻掩膜版，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括第一不透光区、渐变透光区和第二不透光区，其中，所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述第一不透光区到第二不透光区逐渐降低。进一步的，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个。本技术的第二方面提供一种光刻掩膜版，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括完全透光区、渐变透光区和不透光区，其中所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述完全透光区到所述不透光区逐渐降低。进一步的，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个。本技术的第三方面一种SiC结终端结构，包括SiC功率器件、通过第一方面所述的光刻掩膜版在所述SiC功率器件的外延层中形成的具有结深渐变结构的P-结终端扩展结构，以及通过第二方面所述光刻掩膜版在所述SiC功率器件的外延层表面形成的厚度渐变的斜坡SiO2场板结构。进一步的，所述P-结终端扩展结构中所述光刻掩膜版的渐变透光区对应的结深从所述SiC功率器件的内部向外均匀降低。进一步的，所述P-结终端扩展结构的结深从器件内部向外由0.5μm逐渐降为0。进一步的，所述斜坡SiO2场板结构中所述光刻掩膜版的渐变透光区对应的厚度从所述SiC功率器件的内部向外均匀升高。进一步的，所述斜坡SiO2场板结构的厚度从器件内部向外由100nm逐渐升为2μm。本技术的有益效果如下：本技术针对目前现有的技术问题，制定一种具有渐变透光区的光刻掩膜版，通过所述光刻掩膜版能够对结终端结构的JET掺杂剂量精确可控、形成具有结深渐变的SiC结终端结构。所述结深渐变的SiC结终端结构在SiC结终端结构的内侧的大剂量的掺杂区域能够降低主结的峰值电场，在外侧的较低剂量的掺杂区域则降低前一级结终端扩展区所新建立起来的峰值电场，从而有效解决了现有技术中结终端扩展结构对掺杂参数过于敏感的问题，同时也起到了提高击穿电压的作用。同时，本技术还制定另一种具有渐变透光区的光刻掩膜版，并通过该光刻掩膜版形成具有倾斜度的斜坡场板结构，所述斜坡场板结构的场板终端的电场尖峰被平抑，整个电场分布更加均匀，使得功率器件表面不再产生明显的高尖峰电场，消除了易击穿区域，提高了功率器件整体的耐压性，避免了漂移区的过早击穿。同时，将场板改为斜坡状，也等效的增加了场板的长度，从而提高了器件的击穿电压，而且降低了结边缘的电场，避免了器件的过早击穿。根据上述具有结深渐变的结终端扩展结构和厚度渐变的斜坡场板的SiC结终端结构，在制作过程中简化了制备工艺，同时还降低了工艺难度和工艺成本。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本技术的一个实施例所述光刻掩膜版的结构示意图；图2示出本技术的另一个实施例所述光刻掩膜版的结构示意图；图3示出本技术的一个实施例所述SiC结终端结构的结构框图；图4示出本技术的一个实施例所述SiC结终端结构的结构示意图；图5示出本技术的另一个实施例所述SiC结终端结构的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。如图1所示，针对现有的技术问题，本技术的一个实施例提供了一种光刻掩膜版，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括第一不透光区、渐变透光区和第二不透光区，其中，所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述第一不透光区到第二不透光区逐渐降低。在一个优选的实施例中，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个，即所述透光点的形状可以为圆形、方形或三角形，也可以同时设置为不同的形状。值得说明的是，所述透光点的具体形状和分布密度本实施不做具体限制，本领域技术人员应当根据实际情况进行设计，所述透光点以满足需要剂量的Al离子注入为设计准则。如图2所示，本技术的另一个实施例提供一种光刻掩膜版，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括完全透光区、渐变透光区和不透光区，其中所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述完全透光区到所述不透光区逐渐降低。进一步的，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个。如图3所示，本技术的另一个实施例提供一种SiC结终端结构，包括SiC功率器件、通过前述的第一个光刻掩膜版在所述SiC功率器件的外延层中形成的具有结深渐变结构的P-结终端扩展结构，以及通过前述的第二个所述光刻掩膜版在所述SiC功率器件的外延层表面形成的厚度渐变的斜坡SiO2场板结构。在一个具体的示例中，针对单区JTE结构对掺杂参数过于敏感以及传统场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻掩膜版，其特征在于，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括第一不透光区、渐变透光区和第二不透光区，其中，所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述第一不透光区到第二不透光区逐渐降低。

【技术特征摘要】
1.一种光刻掩膜版，其特征在于，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括第一不透光区、渐变透光区和第二不透光区，其中，所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述第一不透光区到第二不透光区逐渐降低。2.根据权利要求1所述的光刻掩膜版，其特征在于，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个。3.一种光刻掩膜版，其特征在于，从所述光刻掩膜版的内部到外部依次包括完全透光区、渐变透光区和不透光区，其中所述渐变透光区包括多个透光点，所述透光点的密度从所述完全透光区到所述不透光区逐渐降低。4.根据权利要求3所述的光刻掩膜版，其特征在于，所述透光点的形状为圆形、方形或三角形中的一个或多个。5.一种SiC结终端结构，其特征在于，包括SiC功率器件、通过如权利要求1-2中任一项所述的光刻掩膜版在所述SiC功率器件的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱继红，蔺增金，张志文，
申请(专利权)人：北京燕东微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11