一种碳化硅器件结终端结构的制备方法及结终端结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115763249A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211189001.6H01L21/266(2006.01)(22)申请日2022.09.28H01L29/06(2006.01)H01L29/16(2006.01)(71)申请人北京智慧能源研究院地址102200北京市昌平区未来科技城滨河大道18号申请人国网安徽省电力有限公司电力科学研究院(72)发明人张文婷牛喜平魏晓光杨霏朱涛安运来刘瑞杜泽晨桑玲李晨萌(74)专利代理机构北京安博达知识产权代理有限公司11271专利代理师徐国文(51)Int.Cl.H01L21/334(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种碳化硅器件结终端结构的制备方法及结终端结构(57)摘要本发明提供一种碳化硅器件结终端结构的制备方法及结终端结构，包括：在碳化硅衬底层上形成外延层，并在所述外延层上沉积介质层；对所述介质层进行多次光刻和多次刻蚀处理，形成具有多种厚度的掩膜台阶；通过所述具有多种厚度的掩膜台阶向所述外延层进行离子注入，形成具有多种离子深度的结终端结构。通过具有多种厚度的掩膜台阶向外延层进行离子注入，形成具有多种离子深度的结终端结构，可以避免离子注入对碳化硅表面损伤，消除表面不可控的低浓度注入区域，提高了器件终端结构的可靠性和稳定性。CN115763249ACN115763249A权利要求书1/2页1.一种碳化硅器件结终端结构的制备方法，其特征在于，包括：在碳化硅衬底层上形成外延层，并在所述外延层上沉积介质层；对所述介质层进行多次光刻和多次刻蚀处理，形成具有多种厚度的掩膜台阶；通过所述具有多种厚度的掩膜台阶向所述外延层进行离子注入，形成具有多种离子深度的结终端结构。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在碳化硅衬底层上形成外延层，并在所述外延层上沉积介质层，包括：在碳化硅衬底层上生长一层N+型轻掺杂的N+缓冲层，并在所述N+缓冲层上生长一层N‑型的N‑漂移层形成外延层；在所述N‑漂移层上沉积介质层。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述介质层的材料至少包括下述中的一种或多种：二氧化硅、氮化铝和氧化铝。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述介质层进行多次光刻和多次刻蚀处理，形成具有多种厚度的掩膜台阶，包括：步骤S1：以最靠近元胞区域的终端区域为进行光刻和刻蚀的当前终端区域；步骤S2：对当前终端区域所对应的介质层进行刻蚀，在介质层背离外延层的一侧表面旋涂光刻胶膜；步骤S3：在当前终端区域对所述光刻胶膜进行图形化光刻和显影处理，并以处理后的所述光刻胶膜为刻蚀阻挡层对所述介质层进行刻蚀，之后去除光刻胶膜；步骤S4：判断介质层的剩余厚度是否小于等于n阈值，当大于时，将与当前终端区域相邻的具有一定步长宽度的终端区域加入当前终端区域继续执行步骤S2‑步骤S4；当小于时，形成具有多种厚度的掩膜台阶，结束处理；其中，所述n阈值不小于200nm。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对当前终端区域所对应的介质层进行刻蚀的每次刻蚀深度为：10nm～2μm。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述具有一定步长宽度的终端区域的宽度为1μm～1mm。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2之后且在步骤S3之前，还包括：对所述光刻胶膜进行高温退火处理；其中，所述高温退火处理的第一次加热温度为50℃～200℃，第一次对应的加热处理的时间1min～10min；在第一次加热结束后升温至1400℃～1800℃进行二次加热，二次加热时间为10s～1000s。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述掩膜台阶向所述外延层进行离子注入的注入角度为下述中的一种或多种：垂直注入或倾角注入。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述离子注入的离子为Al离子。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述Al离子注入的注入剂量范围为1E10～1E16；注入能量范围为：10keV‑900keV。11.一种碳化硅器件结终端结构，其特征在于，包括：碳化硅衬底层、位于所述碳化硅衬2CN115763249A权利要求书2/2页底层上的外延层；位于所述外延层上的离子注入层；所述离子注入层中离子注入深度沿靠近元胞区域的终端区域至远离所述元胞区域的水平方向由深变浅。12.如权利要求11所述的结终端结构，其特征在于，所述外延层至少包括下述中的一种或多种：N+缓冲层和N‑漂移层。13.如权利要求12所述的结终端结构，其特征在于，所述N+缓冲层厚度为0.1μm‑1μm，掺杂浓度为1E+17cm‑3‑2E+18cm‑3。14.如权利要求12所述的结终端结构，其特征在于，所述N‑漂移层厚度为5μ