用于碳化硅电荷平衡功率器件中的终端的系统和方法技术方案

一种碳化硅(SiC)电荷平衡(CB)器件(4)包括CB层(18A)，该CB层包括第一外延(epi)层(14A)。第一epi层的有源区域(6)包括第一导电类型的第一掺杂浓度和第二导电类型的第一多个CB区(34)。第一epi层的终端区域(10)包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度。SiC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于碳化硅电荷平衡功率器件中的终端的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年12月21日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR JUNCTION TERMINATION IN SEMICONDUCTOR DEVICES(用于半导体器件中的结终端的系统和方法)”的美国专利临时申请号62/783,683的优先权，该美国专利临时申请通过援引以其全文并入本文。

技术介绍

[0003]本文公开的主题涉及碳化硅(SiC)功率器件，更具体地，涉及SiC电荷平衡(CB)功率器件。
[0004]对于半导体功率器件，终端(比如结终端)可以用于通常防止在反向偏压操作期间电场聚集在器件的有源区域边缘附近。然而，虽然终端提高了器件可靠性和操作性，但也存在与使用终端相关联的成本。例如，终端通常占据半导体功率器件的一定量的管芯区域(本文称为终端区域)。与器件的其他部分(例如，栅极总线区、栅极焊盘区等)一起，终端区域构成本文所称的器件的开销区域。因此，虽然器件的有源区域包括用于功率转换的器件单元(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)单元)，但开销区域包括支持这些器件单元的操作的特征。
[0005]因此，为了提高性能，可能期望使器件的有源区域与开销区域的比率最大化。宽的终端产生大的终端区域，这产生大的开销区域，并且这限制了器件的有源区域可用的管芯区域的量。因此，通过减少开销区域，可以增加有源区域与开销区域的比率，这可以提高器件的效率和/或操作。

技术实现思路
/>[0006]在实施例中，一种碳化硅(SiC)电荷平衡(CB)器件包括第一电荷平衡(CB)层，该第一电荷平衡层包括第一外延(epi)层。第一epi层的有源区域包括第一导电类型的第一掺杂浓度和第二导电类型的第一多个CB区。进一步，第一epi层的终端区域包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度。SiC
‑
CB器件还包括器件层，该器件层包括设置在第一CB层上的第二epi层。第二epi层的有源区域包括第一导电类型的第一掺杂浓度。器件层的终端区域包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度和第二导电类型的多个第一浮空区，该第一多个浮空区形成器件的第一结终端。
[0007]在另一个实施例中，一种制造碳化硅电荷平衡(CB)器件的方法包括：形成第一CB层。形成第一CB层包括在基底层上形成第一外延(epi)层。第一epi层包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度。形成第一CB层可以进一步包括以第一导电类型的明显大于最小epi掺杂浓度的第一掺杂浓度对第一epi层的有源区域进行注入。附加地，形成第一CB层可以包括将具有第二导电类型的第一多个CB区注入第一epi层的有源区域。制造SiC
‑
CB器件的方法进一步包括形成器件层。形成器件层可以包括在第一CB层上形成第二epi层。第二epi层包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度。形成器件层还可以包括以第一导电类型的第一掺杂浓
度对第二epi层的有源区域进行注入。进一步，形成器件层可以包括通过将具有第二导电类型的第一多个浮空区注入第二epi层的终端区域来在器件层中形成第一结终端。
[0008]在另一个实施例中，SiC
‑
CB器件包括第一电荷平衡(CB)层，该第一电荷平衡层包括第一外延(epi)层。第一epi层的终端区域包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度。进一步，SiC
‑
CB器件包括器件层，该器件层包括设置在第一CB层上的第二epi层。器件层的终端区域包括第一导电类型的最小epi掺杂浓度和第二导电类型的多个浮空区，该多个浮空区形成器件的结终端。
附图说明
[0009]当参照附图阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，贯穿附图，相同的标记表示相同的部分，其中：
[0010]图1是示意图，展示了根据实施例的多层碳化硅电荷平衡(SiC
‑
CB)器件的一部分的横截面视图，该器件具有有源区域并且具有终端区域，该终端区域包括浮空掺杂区；
[0011]图2是根据实施例的图1的多层SiC
‑
CB器件的一部分的俯视图；
[0012]图3是示意图，展示了根据实施例的图1的SiC
‑
CB器件的实施例的终端区域，包括展示在反向偏压状态下存在的碰撞电离率的等率线(equal rate line)；
[0013]图4是曲线图，绘制了根据实施例的作为示例性SiC
‑
CB器件的结终端扩展(JTE)宽度与器件的一维(1
‑
D)耗尽宽度的比率的函数获得的峰值击穿电压的百分比；
[0014]图5是示意图，展示了根据实施例的多层SiC
‑
CB器件的另一示例的一部分的横截面视图，该器件具有包括第一结终端和第二结终端的终端区域；
[0015]图6是示意图，展示了根据实施例的图5的SiC
‑
CB器件的实施例的终端区域的横截面视图，包括展示在反向偏压状态下存在的碰撞电离率的等率线；
[0016]图7是曲线图，展示了根据实施例的作为不同SiC
‑
CB器件结构的终端区域的每立方厘米(cm
‑3)的掺杂浓度的函数的SiC
‑
CB器件的击穿电压；以及
[0017]图8是根据实施例的用于制造具有一个或多个结终端的SiC
‑
CB器件的实施例的过程的流程图。
具体实施方式
[0018]下面将描述一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简洁描述，在说明书中并不描述实际实施方式的所有特征。应理解的是，在任何此类实际的实施方式的开发过程中，如在工程或设计项目中，必须进行大量的针对实施方式的决策来达到开发者的特殊目的，例如遵守与系统相关的和与商业相关的限制条件，这些限制条件可能随着实施方式而改变。此外，应理解，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于从本公开内容受益的普通技术人员而言仍然将会是常规的设计、生产和制造任务。
[0019]除非另外定义，否则本文所使用的技术术语和科学术语具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。本文所使用的术语“第一”、“第二”没有任何关于顺序、数量或重要性的表示，而只是用于将一个要素与另一个要素区分开来。而且当介绍本公开内容的各个实施例的要素时，冠词“一”、“一个”和“该”旨在表示存在一个或多个要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是开放性的并且表示除了所列出要素以外还
可能存在额外的要素。另外，应当理解，对本公开内容的“一个实施例”或“实施例”的引用并不旨在被解释为排除了也包含所引述特征的额外实施例。如果公开了一定的范围，则针对相同组分或属性的所有范围的端点是包容性的并且可独立组合。与数量相关的修饰语“约”包括所陈述的值，并具有上下文规定的含义(例如，包括与特定数量的测量相关联的过程变化或误差的程度)。修饰语“基本上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种碳化硅(SiC)电荷平衡(CB)器件(4)，包括：第一电荷平衡(CB)层(18)，所述第一电荷平衡层包括第一外延(epi)层(14A)，其中，所述第一epi层的有源区域(6)包括第一导电类型的第一掺杂浓度和第二导电类型的第一多个CB区(34)，并且其中，所述第一epi层的终端区域(10)包括所述第一导电类型的最小epi掺杂浓度；器件层(16)，所述器件层包括设置在所述第一CB层上的第二epi层(14Z)，其中，所述第二epi层的有源区域(6)包括所述第一导电类型的所述第一掺杂浓度，并且其中，所述器件层的终端区域(10)包括所述第一导电类型的所述最小epi掺杂浓度和所述第二导电类型的第一多个浮空区(68)，所述第一多个浮空区形成所述器件的第一结终端(12Z)；以及所述第二导电类型的CB总线区(38)，其中，所述CB总线区在所述第一CB层的第一多个CB区中的某个CB区与所述器件层的具有所述第二导电类型的某个区之间延伸并且将所述第一CB层的第一多个CB区中的所述CB区电联接到所述器件层的具有所述第二导电类型的所述区。2.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述最小epi掺杂浓度小于或等于2
×
10
15
cm
‑3。3.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述第一结终端(12)包括浮空场环(FFR)、单区结终端扩展(JTE)、多区JTE、分级区JTE、多浮空区JTE、空间调制JTE或其组合。4.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述第一epi层(14A)的厚度(37A)在2微米(μm)和12μm之间。5.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述第一epi层(14A)的终端区域(10)包括所述第二导电类型的第二多个浮空区(68)，所述第二多个浮空区形成所述器件的第二结终端(12A)。6.如权利要求5所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述第二结终端(12A)包括第一整体电荷，其中，所述第一结终端(12Z)具有大于所述第一整体电荷的第二整体电荷。7.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，其中，所述第一外延(epi)层(14A)设置在由宽带隙材料形成的基底层(20)上。8.如权利要求1所述的SiC
‑
CB器件，包括第二CB层，所述第二CB层包括设置在所述第一CB层(18A)下方的第三epi层，其中，所述第三epi层的有源区域(6)包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：