碳化硅器件外延结构及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112993017A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110202787.X(22)申请日2021.02.23(71)申请人厦门市三安集成电路有限公司地址361100福建省厦门市同安区洪塘镇民安大道753-799号(72)发明人徐少东蔡文必于旺柴亚玲陶永洪(74)专利代理机构北京超成律师事务所11646代理人张江陵(51)Int.Cl.H01L29/16(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/861(2006.01)H01L21/329(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称碳化硅器件外延结构及其制备方法(57)摘要一种碳化硅器件外延结构及其制备方法，涉及半导体器件技术领域。该方法包括：在衬底上生长碳化硅外延层；在碳化硅外延层上沉积第一阻挡层；刻蚀第一阻挡层以形成露出碳化硅外延层的第一窗口，通过第一窗口注入N型离子以在碳化硅外延层内形成N型离子注入区；在第一阻挡层上和第一窗口内生长连续的第二阻挡层，第二阻挡层在第一窗口内围合形成第二窗口；刻蚀第二阻挡层以露出位于第二窗口处的N型离子注入区，并保留位于第一窗口侧壁的第二阻挡层以形成侧墙结构；通过离子注入在N型离子注入区内形成P型离子注入区，P型离子注入区在碳化硅外延层的注入深度大于N型离子注入区在碳化硅外延层的注入深度。CN112993017ACN112993017A权利要求书1/1页1.一种碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上生长碳化硅外延层；在所述碳化硅外延层上沉积第一阻挡层；刻蚀所述第一阻挡层以形成露出所述碳化硅外延层的第一窗口，通过所述第一窗口注入N型离子以在所述碳化硅外延层内形成N型离子注入区；在所述第一阻挡层上和所述第一窗口内生长连续的第二阻挡层，所述第二阻挡层在所述第一窗口内围合形成第二窗口；刻蚀所述第二阻挡层以露出位于所述第二窗口处的所述N型离子注入区，并保留位于所述第一窗口侧壁的第二阻挡层以形成侧墙结构；通过离子注入在所述N型离子注入区内形成P型离子注入区，所述P型离子注入区在碳化硅外延层的注入深度大于所述N型离子注入区在碳化硅外延层的注入深度。2.根据权利要求1所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一阻挡层的厚度在1.5μm至2.0μm之间。3.根据权利要求1或2所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述第二阻挡层的厚度小于所述第一阻挡层的厚度。4.根据权利要求1所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层分别为SiO2和Si3N4中的任意一种或两者的组合。5.根据权利要求1所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述第二阻挡层的厚度在1.0μm至1.5μm之间。6.根据权利要求1所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述侧墙结构的厚度在0.1μm至0.5μm之间。7.根据权利要求1所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述N型离子注入区的离子注入能量小于50kev，离子注入剂量小于1×1014cm‑2，离子注入浓度在1×1017cm‑3至5×1018cm‑3之间。8.根据权利要求7所述的碳化硅器件外延结构的制备方法，其特征在于，所述P型离子注入区的离子注入能量小于500kev，离子注入剂量大于3×1014cm‑2，离子注入浓度在1×1019cm‑3至5×1020cm‑3之间。9.一种碳化硅器件外延结构，其特征在于，包括衬底、形成于所述衬底上的碳化硅外延层、位于所述碳化硅外延层上方的N型离子注入区，以及位于所述N型离子注入区内的P型离子注入区；所述P型离子注入区在碳化硅外延层内的注入深度大于所述N型离子注入区在碳化硅外延层内的注入深度。10.根据权利要求9所述的碳化硅器件外延结构，其特征在于，所述N型离子注入区呈条状、块状和六边形状的任意一种。2CN112993017A说明书1/7页碳化硅器件外延结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅器件外延结构及其制备方法。背景技术[0002]碳化硅(SiC)材料作为第三代宽禁带半导体材料的代表之一，具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高和电子饱和漂移速度高等特点，使其在大功率、高温及高频电力电子领域具有广阔的应用前景。[0003]在传统的SiC二极管制备工艺中，会通过外延生长形成N型区，通过离子注入形成P型区。然而，现有技术中，离子注入形成的P型区将会与通过外延生长形成的N型区之间形成一个较宽的耗尽区，这部分耗尽区在正向导通时会阻挡电流扩散，增大了正向导通时的电阻。同时，由于碳化硅离子注入后的高温激活工艺，P型