CN108010958A - 一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 - Google Patents
一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108010958A CN108010958A CN201711293398.2A CN201711293398A CN108010958A CN 108010958 A CN108010958 A CN 108010958A CN 201711293398 A CN201711293398 A CN 201711293398A CN 108010958 A CN108010958 A CN 108010958A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- deep trench
- silicon carbide
- periphery
- burying
- protection structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 7
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003978 SiClx Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
- H01L29/8725—Schottky diodes of the trench MOS barrier type [TMBS]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
Abstract
本发明公开了一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，该器件的外延层中肖特基结构区下方分布着一层或多层掩埋构造的多个悬浮P+区构成的均匀离散结构，碳化硅SBD器件的周边JTE或者场限环到划片道之间设置有若干个深沟槽保护结构；深沟槽保护结构垂直穿透均匀离散结构；深沟槽保护结构的深沟槽中填充高介电常数介质、多晶硅或金属。本申请通过在碳化硅SBD器件元胞中结合掩埋悬浮结构和与其相连的周边深沟槽保护结构，能进一步增强SBD悬浮结器件的耐压能力和抗干扰能力，减少边缘漏电。该申请的器件结构的周边深沟槽还可以作为seal ring保护芯片内部有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽区域。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件。
背景技术
SiC作为近十几年来迅速发展的宽禁带半导体材料，与其它半导体材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点。SiC可以热氧化生成二氧化硅，使得SiC MOSFET及SBD等功率器件和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
目前碳化硅肖特基二极管(Schottky barrier diodes，以下简称SBD)器件，尤其是高压SBD器件，其击穿电压和导通电阻的优化设计是互相影响和相互矛盾的，获得高击穿电压一般就很难获得低的导通电阻。业界针对传统的器件结构已经提出了一些在保持击穿电压不变来降低导通电阻的方法，其中一种是利用分裂的掩埋悬浮结构来实现的。
掩埋悬浮结构相对于超结结构在浮空埋层的杂质浓度范围要求没超结结构电荷平衡那么高，这是掩埋悬浮结构的最大优点，并且在外延层数较少时工艺实现难度相对较小。然而已有的掩埋悬浮结构的浮空埋层与芯片的划片道是相连接的，这将导致掩埋悬浮结构器件在耐受反向高压时，浮空埋层空间耗尽层必然会与具有高缺陷密度的划片道交叠而导致器件反向漏电增加，本发明的目的就是提出了一种解决这种问题方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，其通过在碳化硅SBD器件元胞中结合掩埋悬浮结构和与其相连的周边深沟槽保护结构，能进一步增强SBD悬浮结器件的耐压能力和抗干扰能力，减少边缘漏电。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，所述碳化硅SBD器件的外延层中肖特基结构区下方分布着一层或多层掩埋构造的多个悬浮P+区构成的均匀离散结构，碳化硅SBD器件的周边JTE或者场限环到划片道之间设置有若干个深沟槽保护结构；所述深沟槽保护结构垂直穿透所述均匀离散结构；深沟槽保护结构的深沟槽中填充高介电常数介质、多晶硅或金属。
进一步，所述均匀离散结构的顶层与所述肖特基结构区的P+注入区的垂直距离为0.5-10um。
进一步，所述均匀离散结构为P+方块状阵列结构、P+圆柱状阵列结构、P+六边形阵列结构、P+环块状阵列结构、P+三角形框状结构或P+四角形框状结构。
进一步，所述悬浮P+区是碳化硅N型外延片P+注入后二次外延N-epi形成，或者是碳化硅N型外延片直接高能量注入形成的掩埋P+结。
本发明具有以下有益技术效果：
本申请通过在碳化硅SBD器件元胞中结合掩埋悬浮结构和与其相连的周边深沟槽保护结构，能进一步增强SBD悬浮结器件的耐压能力和抗干扰能力，减少边缘漏电。该申请的器件结构的周边深沟槽还可以作为seal ring保护芯片内部有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽区域，多个深沟槽保护环也可以有助于防止水汽和离子对于芯片有源区域的侵蚀，有利于增长器件的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中碳化硅SBD器件结构示意图；
图2为本发明的具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件的结构示意图；
图3为本发明的一种通过二次外延构造掩埋悬浮P+区均匀离散结构的工艺流程图；
图4为本发明的掩埋悬浮P+区不同掩埋结构的注入掩膜版的示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
如图1所示，现有技术中碳化硅SBD器件包括阳极1、阴极2、划片道3、N+-Sub层以及N—epi层。
如图2所示，本发明提供了一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，该碳化硅SBD器件的外延层中肖特基结构区下方分布着一层或多层掩埋构造的多个悬浮P+区4构成的均匀离散结构，碳化硅SBD器件的周边JTE或者场限环到划片道3之间设置有若干个深沟槽保护结构5；深沟槽保护结构5垂直穿透均匀离散结构；深沟槽保护结构5的深沟槽中填充高介电常数介质、多晶硅或金属。
悬浮P+区是碳化硅N型外延片P+注入后二次外延N-epi形成(如图3所示)，或者是碳化硅N型外延片直接高能量注入形成的掩埋P+结。
均匀离散结构的顶层与肖特基结构区的P+注入区的垂直距离为0.5-10um。
均匀离散结构为P+方块状阵列结构、P+圆柱状阵列结构、P+六边形阵列结构、P+环块状阵列结构、P+三角形框状结构或P+四角形框状结构。不同掩埋结构的注入掩膜版如图4所示。
本申请通过在碳化硅SBD器件元胞中结合掩埋悬浮结构和与其相连的周边深沟槽保护结构，能进一步增强SBD悬浮结器件的耐压能力和抗干扰能力，减少边缘漏电。该申请的器件结构的周边深沟槽还可以作为seal ring保护芯片内部有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽区域，多个深沟槽保护环也可以有助于防止水汽和离子对于芯片有源区域的侵蚀，有利于增长器件的可靠性。
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，其特征在于，所述碳化硅SBD器件的外延层中肖特基结构区下方分布着一层或多层掩埋构造的多个悬浮P+区构成的均匀离散结构，碳化硅SBD器件的周边JTE或者场限环到划片道之间设置有若干个深沟槽保护结构；所述深沟槽保护结构垂直穿透所述均匀离散结构；深沟槽保护结构的深沟槽中填充高介电常数介质、多晶硅或金属。
2.根据权利要求1所述的具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，其特征在于，所述均匀离散结构的顶层与所述肖特基结构区的P+注入区的垂直距离为0.5-10um。
3.根据权利要求1所述的具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，其特征在于，所述均匀离散结构为P+方块状阵列结构、P+圆柱状阵列结构、P+六边形阵列结构、P+环块状阵列结构、P+三角形框状结构或P+四角形框状结构。
4.根据权利要求1所述的具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅SBD器件，其特征在于，所述悬浮P+区是碳化硅N型外延片P+注入后二次外延N-epi形成，或者是碳化硅N型外延片直接高能量注入形成的掩埋P+结。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711293398.2A CN108010958A (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711293398.2A CN108010958A (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108010958A true CN108010958A (zh) | 2018-05-08 |
Family
ID=62057642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711293398.2A Pending CN108010958A (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108010958A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110190135A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-30 | 西安电子科技大学芜湖研究院 | 一种浮结型肖特基二极管及其制备方法 |
| CN110556427A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-12-10 | 南京芯舟科技有限公司 | 半导体器件及其结边缘区 |
| CN114335141A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-12 | 深圳基本半导体有限公司 | 一种复合场限环终端结构及制备方法 |
| CN114864704A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-08-05 | 成都功成半导体有限公司 | 具有终端保护装置的碳化硅jbs及其制备方法 |
| WO2023115731A1 (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-29 | 长鑫存储技术有限公司 | 保护环及其形成方法、半导体结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413822A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 降低浮空埋层半导体器件漏电流的方法 |
| EP2884538A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | ABB Technology AB | Power semiconductor device |
| JP2016025106A (ja) * | 2014-07-16 | 2016-02-08 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
-
2017
- 2017-12-08 CN CN201711293398.2A patent/CN108010958A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413822A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-11-27 | 中国电子科技集团公司第二十四研究所 | 降低浮空埋层半导体器件漏电流的方法 |
| EP2884538A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-17 | ABB Technology AB | Power semiconductor device |
| JP2016025106A (ja) * | 2014-07-16 | 2016-02-08 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110190135A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-30 | 西安电子科技大学芜湖研究院 | 一种浮结型肖特基二极管及其制备方法 |
| CN110556427A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-12-10 | 南京芯舟科技有限公司 | 半导体器件及其结边缘区 |
| CN110556427B (zh) * | 2019-08-07 | 2021-01-08 | 南京芯舟科技有限公司 | 半导体器件及其结边缘区 |
| WO2021022614A1 (zh) * | 2019-08-07 | 2021-02-11 | 南京芯舟科技有限公司 | 半导体器件及其结边缘区 |
| CN114335141A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-12 | 深圳基本半导体有限公司 | 一种复合场限环终端结构及制备方法 |
| WO2023115731A1 (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-29 | 长鑫存储技术有限公司 | 保护环及其形成方法、半导体结构 |
| CN114864704A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-08-05 | 成都功成半导体有限公司 | 具有终端保护装置的碳化硅jbs及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108010958A (zh) | 一种具有掩埋悬浮结和周边深沟槽保护结构的碳化硅sbd器件 | |
| US9202940B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5787853B2 (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP6475635B2 (ja) | ゲート酸化膜層において電界を低下させた半導体デバイス | |
| CN102280493B (zh) | 半导体装置 | |
| JP5188037B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US10886396B2 (en) | Transistor structures having a deep recessed P+ junction and methods for making same | |
| JP6332446B2 (ja) | 半導体装置 | |
| KR101334952B1 (ko) | 반도체장치 | |
| US9082843B2 (en) | Semiconductor device with step-shaped edge termination, and method for manufacturing a semiconductor device | |
| CN105261643B (zh) | 一种高击穿电压氮化镓基高电子迁移率晶体管 | |
| JP6214680B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
| JP2019517149A (ja) | チャネル領域拡張部を用いた炭化ケイ素金属酸化物半導体（ｍｏｓ）デバイスセルにおける電界シールド | |
| CN103035706A (zh) | 一种带有极化掺杂电流阻挡层的垂直氮化镓基异质结场效应晶体管 | |
| KR101840961B1 (ko) | 반도체 장치 | |
| JP6833848B2 (ja) | 面積効率の良いフローティングフィールドリング終端 | |
| US9000478B2 (en) | Vertical IGBT adjacent a RESURF region | |
| CN108447907A (zh) | 晶体管及其制备方法 | |
| CN109585529A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| CN108172609A (zh) | 具有周边深沟槽保护环和接地环的碳化硅悬浮结mosfet器件 | |
| TWI641053B (zh) | 碳化矽渠溝電晶體及其製造方法 | |
| CN107742646A (zh) | 一种具有掩埋悬浮结的碳化硅平面栅mosfet器件元胞结构 | |
| CN116314279B (zh) | 一种电力电子芯片终端保护结构 | |
| JP2019106456A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体基板 | |
| JP2003101037A (ja) | 半導体素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180508 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |