碳化硅抗辐射终端及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种碳化硅抗辐射终端及其制造方法。

背景技术：

1、现代科技对半导体功率器件的体积，可靠性，耐压，功耗等方面不断提出更高的要求，碳化硅具有一系列传统硅材料所不具备的优势，如更高的击穿电场，更高的热导率，更大的禁带宽度，使得碳化硅更适合用于高压功率应用。

2、半导体终端作为器件设计的重中之重，它承担了器件基本的耐压。现有的场限环技术、场板等技术，都是通过减小边缘电场集中来实现耐压的增长，现有技术的半导体终端，其抗辐射能力不足，电离辐射会在其氧化层中电离出大量的带电粒子且无法导出，导致氧化层内形成电场尖峰，从而降低氧化层介电常数，最终导致半导体终端耐压降低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种碳化硅抗辐射终端及其制造方法，旨在解决现有的半导体终端抗辐射能力不足，耐压降低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种碳化硅抗辐射终端，包括：

3、衬底层，所述衬底层的材质为n型sic；

4、外延层，所述外延层的材质为n型sic，所述外延层生长在所述衬底层的上方，所述外延层包括第一区域和第二区域，所述第一区域形成有主结，所述第二区域间隔形成有多个浮空场环，所述主结和所述浮空场环的材质为p型sic，且底部均形成有耗尽区；

5、抗辐射层，所述抗辐射层的材质为sin，并通过ald工艺制成，所述抗辐射层层叠设置在所述第二区域的顶部；

6、氧化层，所述氧化层设置在所述抗辐射层的上方，所述主结的顶部以及所述氧化层对应各所述浮空场环的位置均设置有金属引出端，多个金属引出端呈阶梯式布置且沿远离所述主结的方向依次上升；

7、钝化层，所述钝化层设置在所述抗辐射层上并盖设于所述氧化层。

8、优选地，所述氧化层呈阶梯型结构，所述氧化层对应各所述浮空场环的位置形成有拐角，各所述拐角处设置有所述金属引出端。

9、优选地，所述氧化层包括多个由下至上层叠设置的氧化子层，所述氧化子层的数量与所述浮空场环的数量一致，各所述氧化子层朝向所述主结的一端形成所述拐角，各所述氧化子层的长度由下至上依次缩减，以使所述氧化层形成阶梯型结构。

10、优选地，各所述氧化子层远离所述拐角的一端与所述抗辐射层远离所述主结的一端对齐。

11、优选地，所述氧化层的材质为sio2，各所述氧化层的厚度为4000a～5000a。

12、优选地，所述抗辐射层的形状与所述第二区域的形状匹配。

13、优选地，所述衬底层的n型sic的浓度为1e17/cm3～1e19/cm3，所述外延层的n型sic的浓度为1e14/cm3～1e16/cm3，所述主结及所述浮空场环的p型sic的浓度为1e17/cm3～1e19/cm3；和/或，

14、所述抗辐射层的厚度为10nm～100nm；和/或，

15、所述金属引出端的材质为al、ag或ni，所述金属引出端的厚度为6000a～12000a。

16、优选地，所述钝化层包括由下至上层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层的材质为peteos，厚度为4000a～8000a，所述第二子层的材质为pesin，厚度为2000a～5000a。

17、本发明还提供一种碳化硅抗辐射终端的制造方法，包括以下步骤：

18、通过第一预设浓度的n型sic生长形成衬底层；

19、在所述衬底层上通过第二预设浓度的n型sic生长形成外延层；其中，所述第一预设浓度大于所述第二预设浓度；

20、通过离子注入工艺在所述外延层的顶部注入p型sic形成主结和多个间隔布置的沟道；

21、在所述外延层的顶部上沉积sin形成抗辐射层；

22、通过ald工艺在所述抗辐射层的顶部上沉积形成氧化层；

23、在所述主结的顶部及所述氧化层对应各所述沟道的位置制备金属引出端，其中，多个金属引出端呈阶梯式布置且沿远离所述主结的方向依次上升；

24、在所述抗辐射层的顶部沉积形成钝化层，其中，所述钝化层盖设于所述氧化层。

25、优选地，所述在所述抗辐射层的顶部上沉积形成氧化层的步骤包括：

26、在所述抗辐射层的顶部沉积sio2形成一层过渡层；

27、在所述过渡层的顶部通过光刻工艺形成预设图案；

28、通过等离子刻蚀工艺刻蚀掉预设图案处的所述过渡层，以形成一层氧化子层；

29、在所述氧化子层的顶部沉积sio2形成另一层过渡层；

30、在所述过渡层的顶部通过光刻工艺形成预设图案；

31、通过等离子刻蚀工艺刻蚀掉预设图案处的所述过渡层，以形成另一层所述氧化子层；

32、返回执行所述在所述氧化子层的顶部沉积sio2形成另一层过渡层的步骤，直至刻蚀出预设数量层数的所述氧化子层，以形成所述氧化层。

33、在本发明的技术方案中，通过ald工艺在第二区域内设置sin抗辐射层，对电离辐射进行减弱，通过ald工艺制备sin抗辐射层，使得抗辐射层的致密性提高，防止辐射粒子穿透并激发出带电粒子影响终端沟道，同时在氧化层上设置呈阶梯布置的金属引出端，金属引出端对氧化层的横向和纵向均可兼顾，使得辐射到氧化层各位置处的电荷均可以通过金属引出端引出氧化层，使得氧化层中的带电粒子可以及时导出氧化层，不会影响氧化层的介电系数，从而提高碳化硅抗辐射终端抗辐射能力和耐压，同时在主结的上方设置有金属引出端，氧化层的各金属引出端均对应一个浮空场环设置，使得金属引出端还可以作为碳化硅抗辐射终端的浮空场板，平缓其对应处主结或浮空场环的电场集中，提高碳化硅抗辐射终端的击穿电压。

技术特征：

1.一种碳化硅抗辐射终端，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述氧化层呈阶梯型结构，所述氧化层对应各所述浮空场环的位置形成有拐角，各所述拐角处设置有所述金属引出端。

3.如权利要求2所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述氧化层包括多个由下至上层叠设置的氧化子层，所述氧化子层的数量与所述浮空场环的数量一致，各所述氧化子层朝向所述主结的一端形成所述拐角，各所述氧化子层的长度由下至上依次缩减，以使所述氧化层形成阶梯型结构。

4.如权利要求3所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，各所述氧化子层远离所述拐角的一端与所述抗辐射层远离所述主结的一端对齐。

5.如权利要求3所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述氧化层的材质为sio2，各所述氧化层的厚度为4000a～5000a。

6.如权利要求1至5中任一项所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述抗辐射层的形状与所述第二区域的形状匹配。

7.如权利要求1至5中任一项所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述衬底层的n型sic的浓度为1e17/cm3～1e19/cm3，所述外延层的n型sic的浓度为1e14/cm3～1e16/cm3，所述主结及所述浮空场环的p型sic的浓度为1e17/cm3～1e19/cm3；和/或，

8.如权利要求1至5中任一项所述的碳化硅抗辐射终端，其特征在于，所述钝化层包括由下至上层叠设置的第一子层和第二子层；所述第一子层的材质为peteos，厚度为4000a～8000a；所述第二子层的材质为pesin，厚度为2000a～5000a。

9.一种碳化硅抗辐射终端的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的碳化硅抗辐射终端的制造方法，其特征在于，所述在所述抗辐射层的顶部上沉积形成氧化层的步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种碳化硅抗辐射终端及其制造方法，其中，碳化硅抗辐射终端包括衬底层、外延层、抗辐射层、氧化层和钝化层，其中，外延层生长在衬底层的上方，外延层的第一区域形成有主结，第二区域间隔形成有多个浮空场环，且底部均形成有耗尽区；抗辐射层的材质为SiN，并通过ALD工艺制成；氧化层设置在抗辐射层的上方，主结的顶部以及氧化层对应各浮空场环的位置均设置有金属引出端；钝化层设置在抗辐射层上并盖设于氧化层。本发明通过ALD工艺制备SiN抗辐射层，使得抗辐射层的致密性提高，防止辐射粒子穿透并激发出带电粒子影响终端沟道，金属引出端引出氧化层中的带电粒子，使其不会影响氧化层的介电系数，从而提高半导体终端抗辐射能力和耐压。

技术研发人员：梁帅,樊永辉,许明伟,樊晓兵
受保护的技术使用者：深圳市汇芯通信技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14