本申請屬于功率器件，尤其涉及一種碳化硅功率器件終端及制備方法、芯片。

背景技術(shù)：

1、碳化硅功率器件作為寬禁帶半導(dǎo)體，在高壓、大電流、高溫、輻射等應(yīng)用領(lǐng)域中，由于其高臨界電場、高導(dǎo)熱性方面優(yōu)良的特性，使得它具有比較明顯的優(yōu)勢。而碳化硅功率器件的耐壓特性是衡量器件性能和可靠性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，功率器件的耐壓可以歸結(jié)于pn結(jié)結(jié)構(gòu)的擊穿特性。因pn結(jié)呈現(xiàn)出曲面結(jié)并延伸至表面，形成電場聚集，導(dǎo)致功率器件的耐壓比平面結(jié)的低，為此引入如場板、結(jié)終端擴(kuò)展以及場限環(huán)等終端結(jié)構(gòu)來提升器件的耐壓特性。除了曲面結(jié)的影響外，功率器件終端表面氧化層中也是另一重要的影響器件耐壓的因素；碳化硅功率器件終端上方的氧化層中的電荷會(huì)導(dǎo)致pn結(jié)空間電荷區(qū)的形狀發(fā)生改變，引起器件耐壓不足，所以器件終端上方氧化層中的缺陷、針孔密度，特別是氧化層中如固定電荷、氧化層陷阱電荷、氧化層界面電荷是影響碳化硅功率器件可靠性質(zhì)量的重要因素。

2、然而，目前的碳化硅功率器件終端氧化層的制作方法多是采用的是化學(xué)氣相沉積，其所生長的氧化層結(jié)構(gòu)松散、致密性差，氧化層中電荷密度大，界面態(tài)不佳等都會(huì)降低器件終端承受耐壓的能力，進(jìn)而可能使器件的性能和可靠性退化，進(jìn)一步有可能導(dǎo)致器件失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供了一種碳化硅功率器件終端及制備方法、芯片，旨在改善碳化硅功率器件終端氧化層的可靠性。

2、本申請實(shí)施例第一方面提供了一種碳化硅功率器件終端的制備方法，所述制備方法包括：

3、在n型襯底的正面依次形成n型緩沖層和n型外延層；

4、在所述n型外延層上形成主結(jié)區(qū)和場限環(huán)區(qū)；

5、在所述場限環(huán)區(qū)和所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上依次采用高溫干氧、退火、低溫干氧以及低溫濕氧工藝形成終端氧化層；

6、在所述終端氧化層上形成鈍化層；

7、在所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上形成正面金屬電極；

8、在所述n型襯底的背面減薄處理后淀積背面金屬材料形成背面金屬電極。

9、在一些實(shí)施例中，所述在所述場限環(huán)區(qū)和所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上依次采用高溫干氧、退火、低溫干氧以及低溫濕氧工藝形成終端氧化層，包括：

10、在預(yù)設(shè)的高溫干氧溫度條件下對所述場限環(huán)區(qū)和所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域進(jìn)行干氧氧化處理得到第一熱氧化層；

11、在惰性氣體條件下對所述第一熱氧化層進(jìn)行退火處理；

12、將退火處理后的熱氧化層采用低溫干氧工藝?yán)^續(xù)氧化處理得到第二熱氧化層；

13、采用低溫濕氧工藝在所述場限環(huán)區(qū)和所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域繼續(xù)氧化處理得到第三熱氧化層；所述終端氧化層包括第一熱氧化層、第二熱氧化層以及第三熱氧化層。

14、在一些實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的高溫干氧溫度條件包括：

15、1050℃-1150℃的干氧溫度。

16、在一些實(shí)施例中，所述退火處理的條件包括：

17、氬氣氛圍，1050℃—1150℃的退火溫度以及25-35分鐘的退火時(shí)間。

18、在一些實(shí)施例中，所述低溫干氧工藝的條件包括：

19、900℃-950℃的干氧溫度。

20、在一些實(shí)施例中，所述低溫濕氧工藝的條件包括：

21、900℃-950℃的濕氧溫度。

22、在一些實(shí)施例中，所述在所述終端氧化層上形成鈍化層，包括：

23、采用絕緣材料在所述終端氧化層的正面形成鈍化層。

24、在一些實(shí)施例中，在所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上形成正面金屬電極，包括：

25、采用金屬材料在主結(jié)和有源區(qū)正面淀積金屬材料，形成正面金屬層；

26、以預(yù)設(shè)的退火溫度、退火時(shí)間、退火氛圍對正面金屬層退火處理，形成所述正面金屬電極。

27、本申請實(shí)施例第二方面還提供了一種碳化硅功率器件終端，所述碳化硅功率器件終端由上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的制備方法制備。

28、本申請實(shí)施例第三方面還提供了一種芯片，包括如上述任一項(xiàng)實(shí)施例所述的制備方法制備的碳化硅功率器件終端。

29、本申請實(shí)施例的有益效果：通過在n型外延層上形成主結(jié)區(qū)和場限環(huán)區(qū)，并在場限環(huán)區(qū)和主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上依次采用高溫干氧、退火、低溫干氧以及低溫濕氧工藝形成終端氧化層。其中，由高溫干氧氧化的方法生長終端氧化層的第一部分，溫度保持不變在惰性氣體環(huán)境下對第一部分進(jìn)行退火，然后通過調(diào)節(jié)氧化溫度到低溫條件下采用低溫干氧工藝生長終端氧化層第二組成部分，最后通過低溫濕氧生長終端氧化層的第三組成部分，從而可以一方面生長較為致密的氧化層，有效降低了氧化層中的固定電荷，使終端氧化層中正電電荷數(shù)量減少，改善了器件的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種碳化硅功率器件終端的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述在所述場限環(huán)區(qū)和所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上依次采用高溫干氧、退火、低溫干氧以及低溫濕氧工藝形成終端氧化層，包括：

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的高溫干氧溫度條件包括：

4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理的條件包括：

5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述低溫干氧工藝的條件包括：

6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述低溫濕氧工藝的條件包括：

7.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述在所述終端氧化層上形成鈍化層，包括：

8.如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，在所述主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上形成正面金屬電極，包括：

9.一種碳化硅功率器件終端，其特征在于，所述碳化硅功率器件終端由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制備。

10.一種芯片，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制備的碳化硅功率器件終端。

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于功率器件技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種碳化硅功率器件終端及制備方法、芯片，通過在N型外延層上形成主結(jié)區(qū)和場限環(huán)區(qū)，并在場限環(huán)區(qū)和主結(jié)區(qū)的部分區(qū)域上依次采用高溫干氧、退火、低溫干氧以及低溫濕氧工藝形成終端氧化層。其中，由高溫干氧氧化的方法生長終端氧化層的第一部分，溫度保持不變在惰性氣體環(huán)境下對第一部分進(jìn)行退火，然后通過調(diào)節(jié)氧化溫度到低溫條件下采用低溫干氧工藝生長終端氧化層第二組成部分，最后通過低溫濕氧生長終端氧化層的第三組成部分，從而可以一方面生長較為致密的氧化層，有效降低了氧化層中的固定電荷，使終端氧化層中正電電荷數(shù)量減少，改善了器件的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝懷亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳天狼芯半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10