本發(fā)明涉及半導體電力電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端，還涉及了該電荷調(diào)制終端的制備方法，以及包含該電荷調(diào)制終端的碳化硅高壓器件。

背景技術(shù)：

碳化硅(SiC)材料具有禁帶寬度大，熱導率高，臨界雪崩擊穿電場強度高，飽和載流子漂移速度大，熱穩(wěn)定性好等特點，是制造功率半導體器件的理想材料。SiC高壓器件與同等級的硅器件相比，具有更低的通態(tài)壓降、更高的工作頻率、更低的功耗、更小的體積以及更好的熱特性，更適合應(yīng)用于電力電子電路。

SiC高壓器件一般采用臺面與結(jié)終端擴展(JTE)相結(jié)合的方式對終端進行保護。硅基器件中常用的濕法腐蝕與磨角工藝不適用于SiC器件，而常規(guī)的干法刻蝕形成的臺階具有側(cè)壁陡峭的特點，在臺階底部存在電場集中的問題，對高壓SiC器件的終端保護造成困難。由于SiC難以通過擴散工藝制作結(jié)終端擴展區(qū)，通過離子注入工藝形成的JTE具有單一的摻雜濃度，要實現(xiàn)SiC高壓器件的終端保護，一般需要特別長的橫向尺寸，不僅如此，單一摻雜濃度的JTE的保護效率一般較低，而且當工藝參數(shù)發(fā)生偏差時，單區(qū)JTE的保護效率會發(fā)生較大波動。

Toru Hiyoshi等2009年在Materials Science Forum發(fā)表文章《Bevel Mesa Combined with Implanted Junction Termination Structurefor 10kV SiC PiN Diodes》，文章中利用濕法腐蝕，將刻蝕掩膜的邊緣制成弧形形貌，然后通過干法刻蝕形成具有弧形結(jié)構(gòu)的SiC PiN二極管臺面終端，改善了電場集中現(xiàn)象，實現(xiàn)了10kV SiC PiN二極管的終端保護。但其JTE為單區(qū)JTE，仍具有橫向尺寸大，保護效率低以及電壓隨工藝偏差波動大的缺點。

Gan Feng等2012年在IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES發(fā)表文章《Space-Modulated Junction Termination Extension for Ultrahigh-Voltage p-i-n Diodes in 4H-SiC》，文章中提到通過兩次離子注入在PiN二極管中形成空間調(diào)制三區(qū)JTE的方法，其所述的空間調(diào)制三區(qū)JTE是通過在各JTE區(qū)之間以及在第三JTE區(qū)外增加調(diào)制區(qū)，以降低各JTE區(qū)之間以及第三JTE區(qū)與SiC外延層之間的濃度梯度，經(jīng)仿真，能夠?qū)崿F(xiàn)對16kV4H-SiC PiN二極管的終端保護。但鑒于SiC的特殊性，注入雜質(zhì)幾乎不存在橫向擴展，其降低濃度梯度的實際效果有限，且第三JTE區(qū)外側(cè)的浮動區(qū)還造成終端穩(wěn)定性下降的缺點。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種高性能、高可行性的應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端，解決了現(xiàn)有終端所占面積過大且隨JTE區(qū)摻雜濃度波動保護效率波動較大的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供上述應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端的制備方法，解決了現(xiàn)有終端工藝復雜、成本高昂的問題。

本發(fā)明的第三個目的是提供含有上述電荷調(diào)制終端的碳化硅高壓器件。

本發(fā)明所采用的一個技術(shù)方案是，一種應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端，其特征在于，包括：

A.實現(xiàn)主器件功能的SiC襯底及外延層結(jié)構(gòu)；

B.位于器件邊緣，由內(nèi)向外水平依次排列的用于終端保護的第一結(jié)終端擴展區(qū)、第二結(jié)終端擴展區(qū)、第三結(jié)終端擴展區(qū)…、第N結(jié)終端擴展區(qū)；

C.位于第二結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)的第二電荷調(diào)制區(qū)，位于第三結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)的第三電荷調(diào)制區(qū)，…，和位于第N結(jié)終端擴展區(qū)的第N電荷調(diào)制區(qū)；并且，第二區(qū)、第三區(qū)至第N區(qū)的等效電荷總量在橫向上隨著與主結(jié)距離的變大而逐漸變??；

D.位于結(jié)終端擴展區(qū)上方的鈍化層；

碳化硅高壓器件為以JTE為終端的SiC電力電子器件。

該電荷調(diào)制終端的特點還在于：

優(yōu)選地，3≤N≤7。

優(yōu)選地，電荷調(diào)制區(qū)的摻雜濃度與所述N個結(jié)終端擴展區(qū)中任意一個的摻雜濃度相等。

本發(fā)明的第二個技術(shù)方案是，一種上述電荷調(diào)制終端的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，在碳化硅襯底上制作用于實現(xiàn)器件功能的主器件結(jié)構(gòu)；

步驟2，在主器件邊緣通過刻蝕技術(shù)形成終端臺面；

步驟3，通過離子注入工藝形成所述N個結(jié)終端擴展區(qū)及分別位于第二、第三至第N結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)的第二電荷調(diào)制區(qū)、第三電荷調(diào)制區(qū)、…、第N電荷調(diào)制區(qū)；

步驟4，對終端臺面進行鈍化。

本方法的特點還在于：

步驟3所述離子注入工藝采用多次離子注入工藝，其注入次數(shù)n與區(qū)域數(shù)N具有如下關(guān)系，

$N=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_n^i$

采用n次離子注入時，所形成N個區(qū)域中的第N區(qū)、第N-1區(qū)、……、第N-n+1區(qū)等n個區(qū)域的摻雜分別由n次注入中的某一次注入單獨作用形成，第1區(qū)、第2區(qū)、……、第N-n區(qū)等N-n個區(qū)域的摻雜由n次注入中的兩次或多次疊加作用形成。

本發(fā)明還提供了包含上述電荷調(diào)制終端的碳化硅高壓器件。該碳化硅高壓器件可以為一切以JTE為終端的SiC電力電子器件。優(yōu)選地，所述碳化硅高壓器件為SiC高壓晶閘管、SiC高壓PiN二極管、SiC高壓JBS二極管、SiC高壓MPS二極管、SiC高壓BJT、SiC高壓MOSFET、SiC高壓JFET或SiC高壓IGBT。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明將電荷調(diào)制引入多區(qū)結(jié)終端擴展結(jié)構(gòu)中，提出用于4H-SiC高壓器件的電荷調(diào)制終端，提高了終端結(jié)構(gòu)的保護效率與魯棒性，改善了4H-SiC高壓終端所占面積過大的問題。同時，考慮到離子注入成本高以及造成晶格損傷的問題，本發(fā)明提出通過n次離子注入形成個結(jié)終端擴展區(qū)及電荷調(diào)制區(qū)的方法，有效降低了器件的工藝復雜度與制造成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施方式中應(yīng)用于4H-SiC高壓晶閘管實例1的電荷調(diào)制終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施方式中應(yīng)用于SiC高壓器件實例1的一種電荷調(diào)制終端的雜質(zhì)濃度分布示意圖；

圖3為本發(fā)明中應(yīng)用于SiC高壓器件的電荷調(diào)制終端的實施方法示意圖；

圖4a-圖4j為本發(fā)明應(yīng)用于4H-SiC高壓晶閘管實施例1的電荷調(diào)制終端的制備工藝示意圖；

圖5為本發(fā)明應(yīng)用于4H-SiC高壓晶閘管實施例1的電荷調(diào)制終端的數(shù)值模擬計算結(jié)果；

圖6為本發(fā)明應(yīng)用于4H-SiC高壓晶閘管實施例2的電荷調(diào)制終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明應(yīng)用于4H-SiC高壓晶閘管實施例2的一種電荷調(diào)制終端的雜質(zhì)濃度分布示意圖；

圖8為本發(fā)明應(yīng)用于4H-SiC高壓PiN二極管實施例3的電荷調(diào)制終端的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.4H-SiC襯底，2.第一外延層，3.第二外延層，4.第三外延層，5.第四外延層，6.門極歐姆接觸區(qū)，7.門電極，8.隔離區(qū)，9.陽電極，10.第五外延層，11.第一結(jié)終端擴展區(qū)，12.第二電荷調(diào)制區(qū)，13.第二結(jié)終端擴展區(qū)，14.第三電荷調(diào)制區(qū)，15.第三結(jié)終端擴展區(qū)，16.聚酰亞胺鈍化層，17.SiO₂鈍化層，18.陰電極；19.第四結(jié)終端擴展區(qū)，20.第四電荷調(diào)制區(qū)，21.第五結(jié)終端擴展區(qū)，22.第五電荷調(diào)制區(qū)，23.第六結(jié)終端擴展區(qū)，24.第六電荷調(diào)制區(qū)，25.第七結(jié)終端擴展區(qū)，26.第七電荷調(diào)制區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些實施方式。

本發(fā)明應(yīng)用于碳化硅高壓器件的電荷調(diào)制終端，包括：

A.實現(xiàn)主器件功能的SiC襯底及外延層結(jié)構(gòu)；

B.位于器件邊緣，由內(nèi)向外水平依次排列的用于終端保護的第一結(jié)終端擴展區(qū)、第二結(jié)終端擴展區(qū)、第三結(jié)終端擴展區(qū)…、第N結(jié)終端擴展區(qū)；

C.位于第二結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)的第二電荷調(diào)制區(qū)，位于第三結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)的第三電荷調(diào)制區(qū)，…，和位于第N結(jié)終端擴展區(qū)的第N電荷調(diào)制區(qū)；并且，第二區(qū)、第三區(qū)至第N區(qū)的等效電荷總量在橫向上隨著與主結(jié)距離的變大而逐漸變小；

D.位于結(jié)終端擴展區(qū)上方的鈍化層。

對于不同電壓等級的碳化硅高壓器件，N的取值不同，例如，當碳化硅高壓器件耐壓等級為20kV時，N＝3；當碳化硅高壓器件耐壓等級為30kV時，N＝5～7。通常情況下，3≤N≤7，但對于更高耐壓等級的SiC器件，N可以取值更大。在每個結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)分別設(shè)置電荷調(diào)制區(qū)，能緩和各擴展區(qū)連接處的濃度梯度，并使各擴展區(qū)內(nèi)部的有效電荷濃度在橫向呈緩變分布，有效緩解各擴展區(qū)連接位置電場峰值過高的問題并優(yōu)化終端區(qū)的電勢分布，達到提高終端結(jié)構(gòu)的保護效率與魯棒性的目的。

制備該結(jié)構(gòu)的電荷調(diào)制終端時，在終端臺面上通過多次離子注入工藝形成所述所有結(jié)終端擴展區(qū)以及所有電荷調(diào)制區(qū)；結(jié)終端擴展區(qū)的摻雜類型由主器件結(jié)構(gòu)決定。

采用多次離子注入工藝的原則是：低濃度區(qū)通過單次注入實現(xiàn)摻雜，高濃度區(qū)通過兩次或多次注入效果的疊加實現(xiàn)摻雜，對于N個結(jié)終端擴展區(qū)，其注入次數(shù)n與區(qū)域數(shù)N具有如下關(guān)系，

$N=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_n^i$

采用n次離子注入時，所形成N個區(qū)域中的第N區(qū)、第N-1區(qū)、……、第N-n+1區(qū)等n個區(qū)域的摻雜分別由n次注入中的某一次注入單獨作用形成，而第1區(qū)、第2區(qū)、……、第N-n區(qū)等N-n個區(qū)域的摻雜則由n次注入中的兩次或多次疊加作用形成。根據(jù)以上思路，僅需少數(shù)步驟即可實現(xiàn)N區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的制作，具有工藝復雜度低、節(jié)省生產(chǎn)成本的特點。各區(qū)中電荷調(diào)制區(qū)的數(shù)量根據(jù)不同器件結(jié)構(gòu)決定。

本發(fā)明的電荷調(diào)制終端可以用于各種各樣的碳化硅高壓器件，例如SiC高壓晶閘管、SiC高壓PiN二極管、SiC高壓JBS二極管、SiC高壓MPS二極管、SiC高壓BJT、SiC高壓MOSFET、SiC高壓JFET以及SiC高壓IGBT等器件，以及未提及且可以JTE為終端的SiC電力電子器件。

實施例1

下面以4H-SiC高壓晶閘管為例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

本實施例的器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該器件的主器件包括SiC襯底1，以及沉積在SiC襯底上的第一外延層2、第二外延層3、第三外延層4、第四外延層5和第五外延層10。主器件正面邊緣為弧形終端臺面，該終端臺面上由內(nèi)向外水平依次排列有第一結(jié)終端擴展區(qū)11、第二結(jié)終端擴展區(qū)13、第三結(jié)終端擴展區(qū)15，其中，第二結(jié)終端擴展區(qū)13內(nèi)設(shè)置有第二電荷調(diào)制區(qū)12，第三結(jié)終端擴展區(qū)15中設(shè)置有第三電荷調(diào)制區(qū)14。該高壓器件還包括位于終端擴展區(qū)上方的無機鈍化層和有機鈍化層，以及實現(xiàn)器件功能的金屬電極及隔離區(qū)8。

在上述結(jié)構(gòu)中，向SiC高壓晶閘管傳統(tǒng)的三區(qū)JTE終端結(jié)構(gòu)中引入了電荷調(diào)制區(qū)，形成帶有電荷調(diào)制區(qū)的三區(qū)JTE終端。帶有電荷調(diào)制區(qū)的終端可以通過合理分布電荷調(diào)制區(qū)，使各JTE邊緣的電荷濃度梯度變緩，達到緩解JTE區(qū)邊緣電場峰值過高的問題，并使JTE區(qū)中的電荷濃度呈緩變分布，改變JTE區(qū)中的電勢分布，改善JTE終端的分壓效率，提高SiC高壓晶閘管的耐壓。

該電荷調(diào)制終端的雜質(zhì)濃度分布示意圖如圖2所示，其中第一JTE區(qū)的濃度最高，第二JTE區(qū)與第三JTE區(qū)的濃度依次遞減，三個結(jié)終端擴展區(qū)中，保證第一區(qū)的摻雜濃度等于第二區(qū)與第三區(qū)摻雜濃度之和，且第二區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)摻雜濃度等于第一區(qū)摻雜濃度，第三區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)摻雜濃度等于第二區(qū)摻雜濃度，根據(jù)具體器件與耐壓等級，第三區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)濃度也可以等于第一區(qū)摻雜濃度；位于第二區(qū)與第三區(qū)的電荷調(diào)制區(qū)均符合從內(nèi)至外寬度越窄，密度越疏的規(guī)律；該電荷調(diào)制終端的理想效果是第二區(qū)與第三區(qū)的等效電荷總量在橫向上隨著與主結(jié)距離的變大(即由內(nèi)至外)而逐漸變小，即使調(diào)制效果非理想的情況下，該終端依然對傳統(tǒng)三區(qū)JTE具有明顯的改善效果。

該4H-SiC高壓晶閘管的制備方法具體按照以下步驟實施：

S1、提供4H-SiC襯底1。

S2、采用低壓熱壁化學氣相淀積法在襯底上生長第一、第二、第三、第四、第五4H-SiC外延層，形成用于4H-SiC高壓晶閘管制作的p⁺np^-pn⁺外延結(jié)構(gòu)；如圖4a所示。

S3、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出刻蝕窗口，按照刻蝕窗口對第五外延層10進行刻蝕，至第四外延層5露出表面形成門極槽與終端臺階；如圖4b所示。

S4、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出刻蝕窗口，采用濕法腐蝕使SiO₂掩蔽膜邊緣具有圓弧形側(cè)壁。

S5、按照光刻窗口對第四外延層5進行刻蝕，至第三外延層4露出表面后再向下刻蝕一定深度形成終端臺階；如圖4c所示。

S6、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用離子注入在門極槽中形成促進門極歐姆接觸特性的高摻雜區(qū)6；如圖4d所示。

S7、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用第一次離子注入在終端區(qū)形成第一結(jié)終端擴展區(qū)11、第三結(jié)終端擴展區(qū)15及位于第二結(jié)終端擴展區(qū)中的第二電荷調(diào)制區(qū)12；如圖4e所示。

S8、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用第二次離子注入在終端區(qū)形成濃度增加的第一結(jié)終端擴展區(qū)11、第二結(jié)終端擴展區(qū)13及位于第三結(jié)終端擴展區(qū)中的第三電荷調(diào)制區(qū)14，如圖3所示，M₁.電荷調(diào)制終端第一次注入掩膜版，M₂.電荷調(diào)制終端第二次注入掩膜版。兩個電荷調(diào)制區(qū)的濃度根據(jù)實際需求可以選擇與任一結(jié)終端擴展區(qū)濃度相等，且第一區(qū)的摻雜濃度等于第二區(qū)與第三區(qū)摻雜濃度之和；如圖4f所示。

S9、制作碳膜做為保護層對注入雜質(zhì)進行激活退火。

S10、分別在背面與正面淀積金屬，并經(jīng)光刻與快速退火形成陽電極9、門電極7和陰電極18；如圖4g所示。

S11、采用化學氣象電極法淀積一定厚的SiO₂鈍化層，并光刻形成門陽極隔離區(qū)8及鈍化層；如圖4h所示。

S12、光刻接觸孔，淀積金屬，經(jīng)光刻形成陽極Pad與門極Pad；如圖4i所示。

S13、采用聚酰亞胺薄膜對終端區(qū)進行鈍化，形成聚酰亞胺鈍化層16，得到4H-SiC高壓晶閘管；如圖4j所示。

以上方法的優(yōu)勢在于僅通過兩次離子注入便可實現(xiàn)三區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的制作，具有工藝復雜度低、節(jié)省生產(chǎn)成本的特點。

為了說明本發(fā)明電荷調(diào)制終端的性能，通過以下數(shù)值模擬進行證明。

使用Silvaco TCAD軟件對上述用于SiC高壓晶閘管的三區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的擊穿特性進行了數(shù)值模擬，模擬中采用的器件結(jié)構(gòu)如圖4j所示。經(jīng)數(shù)值模擬，具有該三區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的SiC高壓晶閘管及具有三區(qū)JTE終端的SiC高壓晶閘管擊穿電壓與JTE終端區(qū)注入劑量的關(guān)系曲線如圖5所示，通過對比可以看出，引入電荷調(diào)制的三區(qū)JTE終端具有更高的耐壓，且當JTE區(qū)劑量發(fā)生波動時，電荷調(diào)制終端表現(xiàn)出了更加穩(wěn)定的耐壓性能。

實施例2

下面以4H-SiC高壓晶閘管為例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

本實施例的器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，該器件的主器件包括SiC襯底1，以及沉積在SiC襯底上的第一外延層2、第二外延層3、第三外延層4、第四外延層5和第五外延層10。主器件正面邊緣為弧形終端臺面，該終端臺面上由內(nèi)向外水平依次排列有第一結(jié)終端擴展區(qū)11、第二結(jié)終端擴展區(qū)13、第三結(jié)終端擴展區(qū)15，第四結(jié)終端擴展區(qū)19，第五結(jié)終端擴展區(qū)21，第六結(jié)終端擴展區(qū)23，以及第七結(jié)終端擴展區(qū)25，其中，第二至第七結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)分別設(shè)置有電荷調(diào)制區(qū)(圖中12、14、20、22、24、26)。該高壓器件還包括位于終端擴展區(qū)上方的無機鈍化層17和有機鈍化層16，以及實現(xiàn)器件功能的金屬電極及隔離區(qū)8。

在上述結(jié)構(gòu)中，SiC高壓晶閘管采用了七區(qū)電荷調(diào)制JTE終端，該電荷調(diào)制終端較三區(qū)電荷調(diào)制終端更接近于橫向變摻雜(VLD)分布，比三區(qū)電荷調(diào)制終端具有更高的耐壓、更高的面積使用率以及更穩(wěn)定的性能。

該電荷調(diào)制終端的雜質(zhì)濃度分布如圖7所示，其中第一JTE區(qū)的濃度最高，第二JTE區(qū)至第七JTE區(qū)的濃度依次遞減，七個結(jié)終端擴展區(qū)中，保證第一區(qū)的摻雜濃度等于第五區(qū)與第六區(qū)及第七區(qū)摻雜濃度之和，第二區(qū)摻雜濃度等于第五區(qū)與第六區(qū)摻雜濃度之和，第三區(qū)摻雜濃度等于第五區(qū)與第七區(qū)摻雜濃度之和，第四區(qū)摻雜濃度等于第六區(qū)與第七區(qū)摻雜濃度之和，第五區(qū)、第六區(qū)、第七區(qū)摻雜濃度依次降低，且第五區(qū)摻雜濃度小于第六區(qū)摻雜濃度與第七區(qū)摻雜濃度之和，且第N區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)摻雜濃度等于第N-1區(qū)摻雜濃度，根據(jù)具體器件與耐壓等級，第N區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)濃度也可以等于任意區(qū)的摻雜濃度，其中N大于等于2且小于等于7。該電荷調(diào)制終端的理想效果是第二區(qū)至第七區(qū)的等效電荷總量在橫向上隨著與主結(jié)距離的變大(即由內(nèi)至外)而逐漸變小。

該4H-SiC高壓晶閘管的制備方法具體按照以下步驟實施：

S1至S6與實施例1中S1至S6相同。

S7、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用第一次離子注入在終端區(qū)形成第一結(jié)終端擴展區(qū)、第三結(jié)終端擴展區(qū)、第四結(jié)終端擴展區(qū)、第七結(jié)終端擴展區(qū)及位于第二結(jié)終端擴展區(qū)與第五結(jié)終端擴展區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)。

S8、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用第二次離子注入在終端區(qū)形成第二結(jié)終端擴展區(qū)、第六結(jié)終端擴展區(qū)并增加第一結(jié)終端擴展區(qū)與第四結(jié)終端擴展區(qū)的摻雜濃度，同時形成位于第三結(jié)終端擴展區(qū)、第五結(jié)終端擴展區(qū)、第七結(jié)終端擴展區(qū)中的電荷調(diào)制區(qū)。

S9、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出注入窗口，采用第三次離子注入在終端區(qū)形成第五結(jié)終端擴展區(qū)，并增加第一結(jié)終端擴展區(qū)、第二結(jié)終端擴展區(qū)、第三結(jié)終端擴展區(qū)的摻雜濃度及位于第二結(jié)終端擴展區(qū)、第四結(jié)終端擴展區(qū)、第六結(jié)終端擴展區(qū)中電荷調(diào)制區(qū)的摻雜濃度。

S10至S14與實施例1中S9至S13相同。

以上方法的優(yōu)勢在于僅通過三次離子注入便可實現(xiàn)七區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的制作，具有工藝復雜度低、節(jié)省生產(chǎn)成本的特點。

實施例3

下面以4H-SiC高壓PiN二極管為例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。

本實施例的器件結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，該器件的主器件包括SiC襯底1，以及沉積在SiC襯底上的第一外延層2、第二外延層3、第三外延層4。主器件正面邊緣為弧形終端臺面，該終端臺面上由內(nèi)向外水平依次排列有第一結(jié)終端擴展區(qū)11、第二結(jié)終端擴展區(qū)13、第三結(jié)終端擴展區(qū)15，第四結(jié)終端擴展區(qū)19，第五結(jié)終端擴展區(qū)21，第六結(jié)終端擴展區(qū)23，以及第七結(jié)終端擴展區(qū)25。其中，第二至第七結(jié)終端擴展區(qū)內(nèi)分別設(shè)置有電荷調(diào)制區(qū)(圖中12、14、20、22、24、26)。該高壓器件還包括位于終端擴展區(qū)上方的無機鈍化層17和有機鈍化層16，以及實現(xiàn)器件功能的金屬電極及隔離區(qū)8。

在上述結(jié)構(gòu)中，SiC高壓PiN二極管采用了七區(qū)電荷調(diào)制JTE終端，該電荷調(diào)制終端較三區(qū)電荷調(diào)制終端更接近于橫向變摻雜(VLD)分布，比三區(qū)電荷調(diào)制終端具有更高的耐壓、更高的面積使用率以及更穩(wěn)定的性能。

該電荷調(diào)制終端的雜質(zhì)濃度分布示意圖如圖7所示，與實施例2相同。

該4H-SiC高壓PiN二極管的制備方法具體按照以下步驟實施：

S1、提供4H-SiC襯底1。

S2、采用低壓熱壁化學氣相淀積法在襯底上生長第一、第二、第三4H-SiC外延層，形成用于4H-SiC高壓PiN二極管制作的p+n-n+外延結(jié)構(gòu)。

S3、沉積一定厚度的SiO₂掩蔽膜并光刻出刻蝕窗口，采用濕法腐蝕使SiO₂掩蔽膜邊緣具有圓弧形側(cè)壁。

S4、按照光刻窗口對第三外延層進行刻蝕，至第二外延層露出表面后再向下刻蝕一定深度形成終端臺階。

S5至S7與實施例2中S7至S9步驟相同，僅離子注入類型由氮離子注入變?yōu)殇X離子注入。

S8、制作碳膜做為保護層對注入雜質(zhì)進行激活退火。

S9、分別在背面與正面淀積金屬，并經(jīng)光刻與快速退火形成陽電極5和陰電極21。

S10、采用化學氣象電極法淀積一定厚的SiO₂鈍化層，并光刻形成鈍化層。

S11、光刻接觸孔，淀積金屬，經(jīng)光刻形成陽極Pad。

S12、采用聚酰亞胺薄膜對終端區(qū)進行鈍化，形成聚酰亞胺鈍化層，得到4H-SiC高壓PiN二極管。如圖8所示。

以上方法的優(yōu)勢在于僅通過三次離子注入便可實現(xiàn)PiN高壓二極管七區(qū)電荷調(diào)制JTE終端的制作，具有工藝復雜度低、節(jié)省生產(chǎn)成本的特點。

含有本發(fā)明電荷調(diào)制終端的碳化硅高壓器件，提高了終端結(jié)構(gòu)的保護效率與魯棒性，改善了4H-SiC高壓終端所占面積過大的問題。同時，考慮到離子注入成本高以及造成晶格損傷的問題，本發(fā)明提出通過n次離子注入形成區(qū)結(jié)終端擴展區(qū)及電荷調(diào)制區(qū)的方法，有效降低了器件的工藝復雜度與制造成本。

本發(fā)明以上描述只是部分實施例，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式。上述的具體實施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本發(fā)明的材料和方法，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，所有具體拓展均屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。