碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。碳化硅器件包含碳化硅襯底、無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和模塑材料層。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)至少部分第橫向地覆蓋碳化硅襯底的主表面，并且模塑材料層被布置為鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
【專利說明】碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是于2013年3月26日提交的美國專利申請(qǐng)N0.13/850，374的部分繼續(xù)申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]實(shí)施例涉及碳化硅技術(shù)并且特別涉及碳化硅器件和用于形成碳化硅器件的方法。

【背景技術(shù)】
[0004]由于大的帶隙，碳化硅器件包括與在熱生長(zhǎng)二氧化硅中的最大耐受場(chǎng)強(qiáng)同樣高的高擊穿場(chǎng)強(qiáng)。在碳化硅器件的半導(dǎo)體表面(例如，在邊緣終端)，非常高的電場(chǎng)能夠出現(xiàn)，這表不了至少針對(duì)鈍化層的高應(yīng)力。例如，在多于1.5MV/cm的范圍內(nèi)的電場(chǎng)能夠在碳化娃器件實(shí)施的邊緣區(qū)域出現(xiàn)，以使得可能需要具有像聚酰亞胺包括良好的擊穿抗力O 3MV/cm)的材料的鈍化。但是，聚酰亞胺鈍化可能聚集水分，這可能導(dǎo)致碳化硅的腐蝕。
[0005]因此，考慮高電場(chǎng)和水分的鈍化對(duì)于碳化硅器件的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性是重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件包括碳化硅襯底、無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和模塑材料層。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)至少部分地橫向地覆蓋碳化硅襯底的主表面，并且模塑材料層被布置為鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
[0007]通過使用用于保護(hù)碳化硅表面的無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)，由于與模塑材料層的直接接觸電場(chǎng)能夠被充分地減少，并且碳化硅表面與水分聚集材料(例如，聚酰亞胺)的接觸能夠被避免。以這種方式，碳化硅器件的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性能夠被改善。
[0008]一些實(shí)施例涉及碳化硅器件，該碳化硅器件包括碳化硅襯底和至少部分第橫向地覆蓋碳化硅襯底的主表面的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。碳化硅襯底和無機(jī)鈍化層被配置以使得當(dāng)碳化硅襯底的至少一個(gè)區(qū)域包括至少2.3MV/cm的電場(chǎng)時(shí)，在位置與碳化硅襯底相對(duì)的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的表面的電場(chǎng)低于500kV/cm。
[0009]通過在碳化硅襯底內(nèi)結(jié)合場(chǎng)降低措施使用無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)，雖然至少2.3MV/cm的場(chǎng)在碳化娃襯底內(nèi)出現(xiàn)，在無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)的外表面的場(chǎng)能夠被減少至低于500kV/cm。以這種方式，具有比聚酰亞胺更好的抗水性的大量種類的除聚酰亞胺之外的有機(jī)材料能夠被用于在無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)之上的附加的鈍化層。備選地，模塑材料能夠被實(shí)施為鄰近于無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)。碳化硅器件的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性可以被改善。
[0010]在一些實(shí)施例中，碳化娃襯底包括外延碳化娃層和和掩埋橫向碳化娃邊緣終端區(qū)域，外延碳化硅層包括第一導(dǎo)電類型，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域包括第二導(dǎo)電類型位于外延碳化硅層內(nèi)。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層覆至
JHL O
[0011]由于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，在碳化硅器件的操作期間出現(xiàn)的電場(chǎng)能夠朝向碳化硅器件的邊緣減少。此外，通過將掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域掩埋在碳化硅表面層之下，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域能夠被保護(hù)以免受降解(例如，以免受氧化)。以這種方式，高溫度穩(wěn)定性和/或抗水性能夠被實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是改善的擊穿行為和/或改善的長(zhǎng)期可靠性。進(jìn)一步，由于碳化娃表面層，在碳化娃器件的表面電場(chǎng)能夠朝向邊緣減少。
[0012]一些實(shí)施例涉及包括厚度的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，以使得至少在碳化硅器件的預(yù)定義的狀態(tài)中，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域和碳化硅表面層的P-n結(jié)的耗盡區(qū)至少在某中程度延伸到與掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域相對(duì)的碳化硅表面層的表面。以這種方式，穿過碳化硅表面層的泄漏電流能夠被避免或能夠被保持較低。
[0013]一些實(shí)施例涉及用于形成碳化硅器件的方法，包括形成至少部分第橫向地覆蓋碳化硅襯底的主表面的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和形成鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的模塑材料層。
[0014]以這種方式，具有改善的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性的碳化硅器件能夠可以用較低的工作來提供。
[0015]在一些實(shí)施例中，用于形成碳化硅器件的方法進(jìn)一步包括至少形成具有第一導(dǎo)電類型的外延碳化硅層和具有第二導(dǎo)電類型的位于外延碳化硅層內(nèi)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被形成以使得其被包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層覆蓋。
[0016]所提出的方法是能夠制造掩埋邊緣終端。由于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，在碳化硅器件的操作期間出現(xiàn)的電場(chǎng)能夠朝向碳化硅器件的邊緣被減少。進(jìn)一步，通過將掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域掩埋在碳化硅表面層之下，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域能夠被保護(hù)以免受降解(例如，以免受氧化)。以這種方式，高溫度可靠性和/或抗水性能夠被實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致改善的擊穿行為和/或改善的長(zhǎng)期可靠性。進(jìn)一步，由于碳化硅表面層，在碳化硅器件表面的電場(chǎng)處能夠被減少。
[0017]在一些實(shí)施例中，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的制造包括通過表示碳化硅表面層的外延碳化硅層的表面區(qū)域?qū)⒌诙?dǎo)電類型的離子注入至外延碳化硅層中，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被外延碳化硅層的碳化硅表面層覆蓋。以這種方式，掩埋層能夠用較低的努力來實(shí)施。
[0018]一些另外的實(shí)施例涉及掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的制造，包括將第二導(dǎo)電類型的離子注入至外延碳化硅層的表面區(qū)域中，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被暴露在外延碳化硅層的表面處。此外，碳化硅表面層被外延地沉積在外延碳化硅層之上，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被碳化硅表面層覆蓋。以這種方式，在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的邊緣處向碳化硅表面層的注入離子的拖尾效應(yīng)能夠被避免。此外，碳化硅表面層能夠以幾乎任意的厚度來實(shí)施。進(jìn)一步，碳化硅表面層的摻雜濃度能夠在寬的范圍中被挑選并且不依賴于包括掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的外延碳化硅層的摻雜濃度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]裝置和/或方法的一些實(shí)施例將在下文中僅通過示例的方式并且參考附圖來描述，其中
[0020]圖1A示出了碳化硅器件的示意性橫截面；
[0021]圖1B示出了在圖1A中示出的碳化硅器件的示意性俯視圖；
[0022]圖1C-1F示出了圖示碳化硅器件的形成的示意性橫截面；
[0023]圖1G示出了碳化硅器件的一部分的示意性橫截面；
[0024]圖2A、2B示出了碳化硅器件的示意性橫截面；
[0025]圖3示出了碳化硅器件的邊緣區(qū)域的示意性橫截面；
[0026]圖4A-4C示出了碳化硅器件的示意性橫截面；
[0027]圖5A示出了碳化硅器件的示意性橫截面；
[0028]圖5B示出了在圖5A中示出的碳化娃器件的示意性俯視圖；以及
[0029]圖6示出了用于制造碳化硅器件的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]各種示例實(shí)施例現(xiàn)將參考附圖來被更完全地描述，該附圖中一些示例實(shí)施例在其中被圖示。在圖中，線、層和/或區(qū)域的厚度可能為了清晰而被放大。
[0031]因此，當(dāng)示例實(shí)施例能夠有各種修改和備選形式時(shí)，實(shí)施例在其中通過在圖中的示例的方式被示出并且將在本文中被詳細(xì)地描述。但是將理解的是不存在限制示例實(shí)施例為被公開的具體形式的意圖，而是相反，示例實(shí)施例將覆蓋屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代。貫穿圖的描述，相同的數(shù)字指的是相同的或相似的元件。
[0032]將理解的是當(dāng)元件被稱為被“連接”或“耦合”到另一個(gè)元件時(shí)，它能夠被直接地連接或耦合到其它的元件或介入元件可能出現(xiàn)。相比之下，當(dāng)元件被稱為被“直接連接”或“直接耦合”到另一個(gè)元件時(shí)，不存在介入元件出現(xiàn)。用于描述在元件之間的關(guān)系的其它詞應(yīng)以相同的方式被解釋(例如，“在之間”相對(duì)于“直接地在之間”，“鄰近于”相對(duì)于“直接地鄰近于”等)。
[0033]本文中使用的術(shù)語僅是用于描述具體的實(shí)施例的目的，并且不是旨于限制示例實(shí)施例。如本文中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”旨于也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另外表明。將進(jìn)一步理解的是術(shù)語“包括”、“包含”當(dāng)在本文中被使用時(shí)，指定所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或附加。
[0034]除非被另外定義，所有本文中使用的術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)具有和由在示例實(shí)施例屬于的領(lǐng)域中的一個(gè)普通的技術(shù)人員所一般地理解的一樣的含義。將進(jìn)一步理解的是術(shù)語，例如，那些在一般地使用的字典中定義的，應(yīng)被解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域的背景中的它們的含義一致的含義，并且將不在理想化的或過于正式的意義中被解釋，除非本文中明確地如此定義。
[0035]圖1A和IB示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件100的示意圖。碳化硅器件100包括碳化硅襯底110、無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120和模塑材料層130。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120至少部分地橫向地覆蓋碳化硅襯底110的主表面112，并且模塑材料層130被布置為鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120。
[0036]通過使用用于保護(hù)碳化硅表面112的無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)120，由于與模塑材料層130的直接接觸電場(chǎng)能夠被充分地減少，并且碳化硅表面112和水分聚集材料的接觸(例如，聚酰亞胺)能夠被避免。以這種方式，碳化硅器件100的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性能夠被改善。
[0037]碳化硅器件襯底100可以是基于包括至少主要地(例如，多于50%、多于70%或多于90%)碳化娃的碳化娃的半導(dǎo)體襯底。碳化娃襯底可以包括取決于碳化娃器件100的類型(例如，肖特基二極管、合并Pin肖特基二極管、p-n 二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或面結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的配置(例如，關(guān)于外延層布置和摻雜)。
[0038]碳化硅器件100的主表面112可以是碳化硅器件100的碳化硅襯底110朝向在碳化硅層之上的金屬層、絕緣層或鈍化層(例如，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu))的表面。相比于碳化硅器件100的基本上垂直的邊緣表面(例如，與其它分離碳化娃器件的碳化娃襯底所產(chǎn)生)，碳化娃器件100的主表面112可以是基本上水平的表面。碳化硅器件100的主表面112可以是基本上平坦的平面(例如，忽略由于制造過程碳化硅層的不平坦)。主表面112可以是用于連接碳化硅襯底的至少一部分有源區(qū)(例如，用于實(shí)施碳化硅器件的電功能的碳化硅結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體區(qū)域)到金屬層(例如，實(shí)施焊盤或連接有源區(qū)到焊盤)的接觸面。進(jìn)一步，碳化硅襯底可以包括與主表面相對(duì)的的背面表面(例如，用于背面接觸的實(shí)施方式)。
[0039]層的橫向擴(kuò)展或延伸可以是平行于碳化硅器件110的主表面112的擴(kuò)展。
[0040]換句話說，碳化硅器件110的主表面112可以是碳化硅和在碳化硅之上的絕緣層、金屬層或鈍化層之間的分界面。相比之下，碳化硅器件100的邊緣是基本上正交于碳化硅器件100的主表面112的表面。
[0041]在這個(gè)定義的視圖中，碳化硅器件100的層可以基本上或主要地在兩個(gè)橫向方向中擴(kuò)展，并且包括正交于橫向方向測(cè)量的厚度。
[0042]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以主要地包括(例如，多于50%、多于70%或多于90%或排外地?zé)o機(jī)材料)無機(jī)材料(例如，二氧化硅或氮化硅)。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括在碳化硅器件110的主表面112之上布置的一個(gè)或多個(gè)無機(jī)鈍化層。無機(jī)鈍化層可以是例如二氧化硅層(例如，主要地包括Si02)、氮化硅層(例如，主要地包括Si3N4)或氮氧化硅層(例如，主要地包括S1xNy)。例如，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以僅包括氮氧化硅層或第一層(例如，二氧化硅)和第二層(例如，氮化硅)的組合。備選地，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以進(jìn)一步包括無機(jī)層。例如，氮化硅層可以被布置為鄰近于模塑材料層130，并且二氧化硅層可以被布置為鄰近于碳化硅襯底110，或反之亦然。
[0043]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120降低了朝向模塑材料層130的電場(chǎng)并且保護(hù)了至少一部分主表面112以免受水分。
[0044]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的厚度可以在寬的范圍中挑選，該范圍取決于例如碳化硅器件100的類型和/或由碳化硅器件100處理的電壓。
[0045]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括厚度和/或?qū)咏Y(jié)構(gòu)，以使得與模塑材料層130接觸的在無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的表面的電場(chǎng)在碳化硅器件的有源狀態(tài)中低于500kV/cm(或低于lMV/cm、低于700kV/cm或低于400kV/cm)。以這種方式，電場(chǎng)被充分地減少以便于實(shí)施與無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120接觸的模塑材料層130。備選地，碳化硅襯底110也可以包括用于降低朝向主表面112的電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)(例如，邊緣終端結(jié)構(gòu))。換句話說，碳化硅襯底110與無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120組合可以被配置以使得在與模塑材料層130接觸的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的表面的電場(chǎng)碳化硅器件的有源狀態(tài)中低于500kV/cm (或低于lMV/cm、低于700kV/cm或低于400kV/cm)。貫穿位于碳化硅襯底110的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的至少50%、至少80%或整個(gè)表面，電場(chǎng)可以低于500kV/cm。
[0046]例如，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括在2 μ m和10 μ m之間(或在2.5 μ m和5 μ m之間或在3μπι和4μπι之間)的厚度。例如，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括具有在2μπι和
3.5 μ m之間(例如，2.7 μ m)的厚度的二氧化硅層和具有在500nm和I μ m之間(例如，800nm)
的厚度的氮化硅層。
[0047]碳化硅器件100的有源的狀態(tài)可以是以下狀態(tài)，在其中碳化硅器件100提供了在碳化硅器件100的正常的或意圖的操作的條件下的最大總電流或提供了標(biāo)稱電流(例如，根據(jù)設(shè)備的說明書)。標(biāo)稱電流可以是例如設(shè)備能夠針對(duì)多于的將由設(shè)備達(dá)到的使用期限的50% (或多于70%或多于90%)在有源狀態(tài)中提供的電流。備選地，碳化硅器件100的有源狀態(tài)可以是以下狀態(tài)，在其中碳化硅襯底的至少一部分包括至少2.3MV/cm (或多于3MV/cm、多于2MV/cm或多于1.5MV/cm)的電場(chǎng),或最大阻斷電壓被施加于碳化娃器件100。
[0048]模塑材料層130可以是覆蓋碳化硅器件100的碳化硅裸片(例如，碳化硅襯底、金屬層、絕緣層和/或鈍化層)的模塑材料或軟的鑄造材料。模塑材料層130可以至少主要地包括例如環(huán)氧樹脂、二氧化硅或硅膠的至少一個(gè)。
[0049]模塑材料層130可以是沿著碳化硅襯底110的主表面112的橫向非結(jié)構(gòu)化層(例如，不具有未覆蓋的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)、金屬層或碳化硅襯底的主表面的中斷區(qū)域)。換句話說，模塑材料層可以至少沿著碳化硅襯底110的整個(gè)主表面112延伸(例如，忽略如用于連接碳化硅器件到外部設(shè)備的接合線或引線框架的電連接)。進(jìn)一步，如在圖1A中指示的，模塑材料層130可以還沿著碳化硅襯底110的垂直邊緣任選地延伸。
[0050]模塑材料層130被布置為鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以是碳化硅器件100的碳化硅裸片朝向模塑材料層130的最后的無機(jī)層。換句話說，模塑材料層130可以與無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120直接接觸。在模塑材料層130和無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120之間的附加層(例如，聚酰亞胺)可以不是必需的。換句話說，模塑材料層130可以被被布置為鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120，而不具有有機(jī)材料層在中間，特別是聚酰亞胺材料。以這種方式，碳化硅器件100的針對(duì)水分的抗性能夠被改善。
[0051]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括至少一個(gè)中斷區(qū)域，例如如在圖1A和IB中所示，在其中碳化硅襯底110或在碳化硅襯底110之上的金屬層不被無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120覆蓋。以這種方式，碳化硅襯底110的接觸區(qū)域或連接碳化硅襯底110的接觸區(qū)域的金屬層能夠被連接到外部設(shè)備(例如，通過接合線或引線框架)。然而，至少一個(gè)的中斷區(qū)域可以被模塑材料層130覆蓋(例如，忽略如用于連接碳化硅器件到外部設(shè)備的接合線或引線框架的電連接)。換句話說，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括至少一個(gè)中斷區(qū)域。碳化硅襯底110的主表面在無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的至少一個(gè)的中斷區(qū)域內(nèi)未被無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120覆蓋。進(jìn)一步，模塑材料層130可以延伸穿過無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120的中斷區(qū)域。以這種方式，碳化硅器件100能夠被連接到外部設(shè)備。例如，碳化硅襯底110的整個(gè)主表面112可以被無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120 (例如，在邊緣區(qū)域)或金屬層(在有源區(qū)域)覆蓋。
[0052]無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括任意數(shù)量的中斷區(qū)域。例如，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以包括針對(duì)每個(gè)電接觸(例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極和源極或雙極型晶體管的集電極和基極)以與一個(gè)或多個(gè)外部設(shè)備的不同的外部接觸或電勢(shì)連接的中斷區(qū)域。
[0053]取決于碳化硅器件的類型，高電場(chǎng)可能在碳化硅襯底110的主表面112的不同的區(qū)域出現(xiàn)。例如，靠近碳化硅襯底110(例如，在具有背面電極或接觸的設(shè)備中)的邊緣的區(qū)域或在碳化硅襯底的表面的pn-結(jié)附近的區(qū)域可以在碳化硅器件的有源狀態(tài)中包括高電場(chǎng)。這些區(qū)域可以被無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120覆蓋以使得電場(chǎng)朝向模塑材料層130減少。
[0054]例如，碳化硅襯底110包括在碳化硅襯底的邊緣處圍繞碳化硅襯底110的有源區(qū)的邊緣區(qū)域。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以被布置為至少在邊緣區(qū)域內(nèi)與碳化硅襯底110和模塑材料層130接觸。換句話說，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以直接地位于碳化硅襯底110和在碳化硅襯底110的邊緣區(qū)域的模塑材料層130之間。
[0055]碳化硅襯底110的有源區(qū)(或單元區(qū))可以是橫向擴(kuò)展越過碳化硅襯底110，或例如提供碳化硅襯底100的主要的功能(例如，晶體管、二極管或電路)，碳化硅襯底110包括、導(dǎo)致或提供在碳化硅襯底110的有源狀態(tài)中流動(dòng)通過碳化硅器件100的電流的多于50%(或多于70%、多于80%或多于90%)的電流。
[0056]任選地、附加地或備選地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，碳化硅襯底110可以包括用于減少在被危及的區(qū)域(例如，邊緣區(qū)域)的電場(chǎng)的措施。例如，碳化硅襯底110可以包括在碳化硅襯底110的邊緣區(qū)域內(nèi)的結(jié)終端延伸區(qū)域或相反導(dǎo)電類型的一個(gè)或多個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0057]例如，碳化硅襯底110可以包括在碳化硅襯底的邊緣圍繞碳化硅襯底110的有源區(qū)的邊緣區(qū)域。進(jìn)一步，碳化硅襯底110可以包括具有主要地(例如，已占用體積的多于50%、多于70%或多于90%)第一導(dǎo)電類型和位于圍繞碳化娃襯底110的有源區(qū)的邊緣區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)邊緣終端區(qū)域的外延碳化硅層。邊緣終端區(qū)域可以具有第二導(dǎo)電類型。以這種方式，在邊緣區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)能夠朝向碳化硅襯底110的主表面減少以使得具有更低厚度的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)120可以是足夠的。
[0058]第一導(dǎo)電類型能夠是P-摻雜(例如，由在外延過程期間結(jié)合鋁離子或硼離子導(dǎo)致)或η-摻雜(由在外延過程期間結(jié)合氮離子、磷離子或砷離子導(dǎo)致)。因此，第二導(dǎo)電類型指示對(duì)立的η-摻雜或P-摻雜。換句話說，第一導(dǎo)電類型可以指示η-摻雜并且第二導(dǎo)電類型可以指示P-摻雜，或反之亦然。
[0059]圖1C-1F示出了根據(jù)實(shí)施例在具有結(jié)終端延伸區(qū)域的碳化硅襯底110之上形成無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0060]碳化硅襯底110 (例如，將要被形成的碳化硅器件的漂移層)被由實(shí)施到碳化硅襯底110的有源區(qū)的電接觸的金屬層140向碳化硅襯底110的有源區(qū)覆蓋。進(jìn)一步，碳化硅襯底I1包括在被橫向布置在金屬層140 (例如，鍍金屬)的邊緣的碳化硅襯底110的主表面的結(jié)終端延伸區(qū)域114。在這個(gè)結(jié)構(gòu)之上，二氧化硅層122如由圖1C所示被沉積。如由圖1D所示，這之后是氮化硅層124的沉積。二氧化硅層122和氮化硅層124表示無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
[0061]此外，聚酰亞胺層126被沉積和結(jié)構(gòu)化以使得氮化硅層124如由圖1E所示在金屬層140上面未被覆蓋。結(jié)構(gòu)化的聚酰亞胺層126被用作用于結(jié)構(gòu)化無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的掩膜。換句話說，氮化硅層124和二氧化硅層122如由圖1F所示在不由聚酰亞胺層126覆蓋的區(qū)域被去除。
[0062]然后，聚酰亞胺層126被去除并且裸片由模塑材料層模塑以使得模塑材料層位于鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
[0063]圖1C-1F示出了針對(duì)用于硬鈍化的沉積和結(jié)構(gòu)化的過程的示例。
[0064]圖1G示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件190的一部分的示意性橫截面。碳化硅器件190的實(shí)施方式相似于在圖1A中所不的實(shí)施方式。此外，碳化娃襯底110朝向碳化娃襯底110的有源區(qū)由金屬層140 (例如，鋁邊緣)覆蓋，金屬層140實(shí)施到碳化硅襯底110的有源區(qū)的電接觸。在這個(gè)結(jié)構(gòu)之上，二氧化硅層122 (例如，未摻雜的硅酸鹽玻璃)和氮化娃層124被沉積表不無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
[0065]在圖1G中所示的示例可以圖示在碳化硅二極管的陽極邊緣的硬鈍化堆棧(例如，
2.7 μ m未摻雜的硅酸鹽玻璃和800nm氮化硅)。
[0066]圖2A示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件200的橫截面的示意圖。碳化硅器件200的實(shí)施方式相似于在圖1A中所不的實(shí)方式施。此外,碳化娃襯底包括外延碳化娃層210和掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220，外延碳化硅層210包括第一導(dǎo)電類型，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220包括第二導(dǎo)電類型位于外延碳化硅層內(nèi)。進(jìn)一步，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220被由包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層230覆蓋。
[0067]進(jìn)一步，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和模塑材料層被布置在碳化硅襯底之上(未示出)。
[0068]由于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220，在操作狀態(tài)中的電場(chǎng)朝向碳化硅器件的邊緣減少以使得擊穿行為能夠被改善。進(jìn)一步，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的氧化能夠通過用碳化硅表面層230覆蓋掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220來避免。此外，碳化硅表面層230的氧化可以被避免。以這種方式，擊穿行為和/或長(zhǎng)期可靠性能夠被顯著地改善。進(jìn)一步，在碳化硅器件的表面的電場(chǎng)可以由于碳化硅表面層而被減少。
[0069]外延碳化硅層210可以被外延地種植在碳化硅襯底材料上，可以被接合或附著到載體襯底或可以不設(shè)有襯底材料。
[0070]外延碳化硅層210包括能夠是P-摻雜(例如，由在外延過程期間結(jié)合鋁離子或硼離子導(dǎo)致)或η-摻雜(由在外延過程期間結(jié)合氮離子、磷離子或砷離子導(dǎo)致)的第一導(dǎo)電類型。
[0071]掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220在外延碳化硅層210內(nèi)制造。這個(gè)區(qū)域朝向碳化硅器件200的邊緣橫向延伸并且表示邊緣終端結(jié)構(gòu)的至少一部分。例如，這個(gè)區(qū)域220被掩埋在碳化硅表面層230之下，這意味著掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220不在碳化硅器件的主表面處暴露。
[0072]掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以是在外延碳化硅層210內(nèi)的包括第二導(dǎo)電類型的較大的注入?yún)^(qū)域的一部分。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以是靠近碳化硅器件的邊緣(例如，比200 μ m更靠近、比100 μ m更靠近、比50 μ m更靠近或比20 μ m更靠近，這可能取決于碳化硅器件的類型或由碳化硅器件占用的裸片區(qū)域)的注入?yún)^(qū)域的一部分。換句話說，包括第二導(dǎo)電類型的注入?yún)^(qū)域可以位于外延碳化硅層210內(nèi)，外延碳化硅層210包括靠近于由碳化硅表面層230覆蓋的碳化硅器件的邊緣的橫向末端。注入?yún)^(qū)域的這個(gè)橫向末端可以表示或形成掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220。備選地，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以是位于由包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅圍繞的碳化硅器件200的邊緣的附近(例如，比200 μ m更靠近、比100 μ m更靠近、比50 μ m更靠近或比20 μ m更靠近，這取決于碳化硅器件的類型、碳化硅器件的阻斷電壓或由碳化硅器件占用的裸片區(qū)域)的有限的注入?yún)^(qū)域。
[0073]掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220由碳化硅表面層220覆蓋以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220不被暴露在碳化硅器件200的主表面。換句話說，碳化硅表面層230位于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220之上以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220在碳化硅器件200的主表面的暴露可以被阻止。
[0074]換句話說，碳化硅表面層230可以形成朝向碳化硅器件200的上面的非半導(dǎo)體層的終端。
[0075]任選地、附加地或備選地，對(duì)于之前提到的一個(gè)或多個(gè)方面，當(dāng)有源區(qū)被碳化硅表面層230留在外面時(shí)，碳化硅表面層可以至少從掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的靠近碳化硅器件的邊緣的橫向末端(例如，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的橫向末端比在碳化硅器件的橫截面中的另一個(gè)末端更靠近邊緣)向碳化硅器件的有源區(qū)橫向延伸。換句話說，碳化硅表面層230覆蓋靠近碳化硅器件200的邊緣的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220，但是使有源區(qū)是打開的以使得有源區(qū)被暴露在碳化硅器件200或碳化硅材料的主表面。以這種方式，有源區(qū)能夠針對(duì)上面的金屬層、絕緣層或鈍化層是可進(jìn)入的(例如，用于實(shí)施金屬接觸和/或碳化硅器件的接線)。
[0076]碳化硅器件200的有源區(qū)可以是在由邊緣區(qū)域圍繞的碳化硅器件200的裸片上的中心區(qū)域。碳化硅器件200的有源區(qū)可以是用于實(shí)施碳化硅器件200的電功能的碳化硅器件200的區(qū)域。邊緣區(qū)域的寬度可以取決于阻斷電壓、碳化硅器件200的功能和/或裸片尺寸。
[0077]進(jìn)一步任選地、備選地或附加地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以以到碳化硅器件的邊緣的預(yù)先定義的距離來橫向地結(jié)束，以使得至少位于靠近于碳化硅器件邊緣的橫向末端由具有第一導(dǎo)電類型的碳化硅圍繞。換句話說，通過以到碳化硅器件邊緣的預(yù)先定義的橫向距離來實(shí)施掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220，在碳化硅器件200的邊緣的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的暴露可以在朝向碳化硅器件的邊緣的橫向方向中被避免。以這種方式,掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以被碳化硅表面層230和外延碳化硅層210完全地圍繞，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220和/或碳化硅表面層230能夠被保護(hù)以免受環(huán)境破壞。到碳化硅器件200的預(yù)先定義的距離可以取決于碳化硅器件200的尺寸和功能而變化。例如，預(yù)先定義的距離可以是 5 μ m 和 200 μπι、5μπι 和 50ym 或 1ym 和 30ym。
[0078]掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220能夠以不同的方式被實(shí)施或制造。例如，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以通過穿過外延碳化硅層210的表面(例如，穿過由用于掩蓋注入物的注入掩膜確定的碳化硅器件的表面的一部分)的高能量注入來制造，以使得注入?yún)^(qū)域被形成在外延碳化硅層210內(nèi)的深度中，并且具有取決于用于注入的離子的能量分配的厚度。換句話說，碳化硅表面層230可以是外延碳化硅層210的一部分(例如，在圖2A中指示的)，并且掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以是通過穿過表示結(jié)果的碳化硅表面層220的外延碳化硅層210的表面區(qū)域注入第二導(dǎo)電類型的離子進(jìn)入外延碳化硅層210來制造的注入?yún)^(qū)域。以這種方式，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220能夠用較低的努力和較少的數(shù)量的制造步驟來實(shí)施。
[0079]備選地，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以通過注入離子進(jìn)入外延碳化硅層210的表面區(qū)域和外延地在外延碳化硅層210之上沉積碳化硅表面層230來制造。表面區(qū)域可以是位于外延碳化娃層210的表面的外延碳化娃層210的一部分。換句話說,碳化娃表面層230可以是和掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220 —起沉積在外延碳化硅層210之上的外延層。以這種方式，在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的邊緣的注入?yún)^(qū)域的拖尾效應(yīng)(例如，由于注入掩膜的邊緣輪廓的影響)能夠被避免和/或碳化硅表面層230的厚度可以在大的范圍內(nèi)變化。
[0080]備選地，第一導(dǎo)電類型的離子可以以比掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220更高的摻雜濃度被注入至外延碳化硅層210的表面區(qū)域，以使得碳化硅表面層230被形成。
[0081]任選地、附加地或備選地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220能夠?qū)嵤┯袡M向摻雜的變化。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以包括變化的橫向摻雜濃度。變化的摻雜濃度可以向碳化硅器件的邊緣減小。減小可以被逐步地或連續(xù)地實(shí)施。仍換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以包括具有第一摻雜濃度的第一區(qū)域和具有第二摻雜濃度的第二區(qū)域，其中第一區(qū)域比第二區(qū)域更靠近碳化娃器件200的邊緣,并且第一摻雜濃度低于第二摻雜濃度。以這種方式，向碳化娃器件200的邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度能夠被進(jìn)一步減少，結(jié)果是改善的擊穿行為和/或長(zhǎng)期可靠性。
[0082]任選地、備選地或附加地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以圍繞碳化硅器件的有源區(qū)(例如，在俯視圖中或橫向地或沿著碳化硅器件的邊緣)。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以位于圍繞碳化硅器件200的有源區(qū)的碳化硅器件200的邊緣區(qū)域內(nèi)(例如，從碳化硅器件的邊緣向中心延伸5 μ m和500 μ m、在ΙΟμπι和500 μ m之間、在15μπι和200 μ m之間或在50 μ m和200之間)。以這種方式，電場(chǎng)強(qiáng)度可以沿著碳化硅器件200的整個(gè)區(qū)域被保持較低。備選地，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域200可以僅沿著包括在碳化硅器件200的操作狀態(tài)的高電場(chǎng)的邊緣的區(qū)域被實(shí)施。
[0083]例如，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以包括在200nm和5μπι之間(或在400nm和2 μ m之間、在500nm和I μ m之間或在600nm和800nm之間)的厚度。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的厚度能在寬的范圍內(nèi)被選擇并且可以適合于碳化硅器件的所期望的功能(例如，二極管、晶體管)。
[0084]層的厚度可以是平均厚度，例如因?yàn)閷拥暮穸瓤赡苡捎谥圃靻栴}而輕微地變化。例如，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的厚度可以在向碳化硅表面層230的p-n結(jié)和朝向外延碳化硅層210的在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的相對(duì)側(cè)的p-n結(jié)之間測(cè)量。相似地，碳化硅表面層230的厚度可以在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的p-n結(jié)和碳化硅表面層230的相對(duì)的(例如，暴露的)表面之間測(cè)量。例如，碳化硅表面層包括在20nm和2 μ m之間(或在50nm和200nm之間、在50nm和1500nm之間、在200nm和100nm之間或在600nm和I μ m之間)的厚度。例如針對(duì)產(chǎn)生于通過穿過外延碳化硅層220的表面區(qū)域注入第二導(dǎo)電類型的離子進(jìn)入外延碳化硅層的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的制造的碳化硅表面層230，碳化硅表面層的厚度可以是在50nm和200nm之間。備選地，例如針對(duì)通過在包括掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的外延碳化硅層210之上沉積外延層制造的碳化硅表面層230，碳化硅表面層230的厚度可以是在600nm和I μ m之間。
[0085]任選地、附加地或備選地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，多個(gè)掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域可以被制造(例如，P-環(huán)、環(huán)形區(qū)域、點(diǎn)形、鋸齒形、波狀區(qū)域)。以這種方式，擊穿行為和/或長(zhǎng)期可靠性可以被改善。
[0086]任選地、附加地或備選地，對(duì)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220和/或碳化硅表面層230的厚度以及掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220和/或碳化硅表面層230的摻雜濃度可以被選擇，以使得碳化硅表面層230可以包括至少一個(gè)區(qū)域沒有自由電荷載體。這種示例在圖2B中被示出。圖2B示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件250的示意圖。碳化硅表面層230包括厚度和摻雜濃度以使得在碳化硅器件250的預(yù)先定義的狀態(tài)中(例如，碳化硅器件的關(guān)閉狀態(tài)或開啟狀態(tài)或不具有被應(yīng)用于碳化硅器件的電勢(shì)或浮動(dòng)連接)，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220和碳化硅表面層230的p-n結(jié)的耗盡區(qū)222 (由虛線指示出)至少在某處延伸上至碳化硅表面層230的與掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220相對(duì)的表面(例如，到主表面)。
[0087]以這種方式，通過碳化硅表面層230的泄漏電流(例如，在任選地指示的金屬接觸240和在碳化硅器件的邊緣的外延碳化硅層210之間)能夠被避免或顯著地減少。任選地，碳化硅表面層230包括厚度和摻雜濃度(例如，和掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域一樣)以使得耗盡區(qū)延伸穿過整個(gè)碳化硅表面層230。換句話說，碳化硅表面層230和/或掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的厚度和/或摻雜濃度可以被選擇以使得完全的碳化硅表面層230清除了自由電荷載體(例如，忽略針對(duì)耗盡區(qū)典型的自由電荷載體密度)。
[0088]例如，耗盡區(qū)222的充分的擴(kuò)展可以通過選擇取決于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的摻雜濃度的碳化硅表面層230的厚度和摻雜濃度來獲得。例如，此外，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的厚度可以比碳化硅表面層230的厚度更大。
[0089]任選地，碳化硅器件200包括在碳化硅器件200的有源區(qū)之上(例如，在外延碳化硅層之上)的金屬接觸240，如在圖2B中所指示的。以這種方式，碳化硅肖特基二極管能夠被實(shí)施。作為不例地，外延碳化娃層210和碳化娃表面層230可以包括η-摻雜并且掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以包括P-摻雜。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220可以圍繞碳化硅器件250的有源區(qū)(例如，在碳化硅器件的俯視圖中)。進(jìn)一步，碳化硅表面層230可以從碳化硅器件200的邊緣沿著掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220延伸到與在碳化硅器件250的邊緣的末端相對(duì)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220的邊緣。因此，碳化硅表面層230也圍繞碳化硅器件200的有源區(qū)并且針對(duì)到金屬接觸240的連接保持有源區(qū)敞開。在這個(gè)示例中，外延碳化硅層210表示被布置在碳化硅襯底材料250之上的η-漂移層。
[0090]進(jìn)一步，無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和模塑材料層被布置在碳化硅襯底之上(未被示出)。
[0091]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例具有掩埋P-區(qū)域的碳化硅邊緣終端的示意圖。碳化硅器件300的實(shí)施方式類似于在圖2Α中所示出的實(shí)施方式。示出的碳化娃邊緣終端表示碳化硅器件300的邊緣區(qū)域。碳化硅器件300包括至少在這個(gè)邊緣區(qū)域中高η-摻雜碳化硅襯底350，然后是被調(diào)節(jié)以適應(yīng)于具體的碳化硅器件300 (例如，肖特基二極管、合并pin肖特基二極管、P-n 二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和/或碳化硅器件300的電壓等級(jí)的η-摻雜碳化硅漂移層310。外延碳化硅層310包括用于表示掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的邊緣終端的P-摻雜碳化硅區(qū)域320。掩埋橫向碳化娃邊緣終端區(qū)域320被表不碳化娃表面層的η-摻雜碳化娃層330覆蓋。碳化娃表面層330被暴露在碳化娃器件300的主表面。無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)360被實(shí)施在碳化娃表面層330之上。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域320以到碳化硅器件300的邊緣302的預(yù)先定義的距離來橫向地結(jié)束。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域320可以是進(jìn)一步朝向有源芯片區(qū)域304 (或碳化硅器件的有源區(qū))延伸的更大的注入?yún)^(qū)域的一部分。碳化硅表面層330以到碳化硅器件300的邊緣302的預(yù)先定義的距離(例如，小于掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的預(yù)先定義的距離)來橫向地結(jié)束，延伸至碳化硅器件的邊緣302或以與掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域320 —樣的到碳化硅器件300的邊緣302的預(yù)先定義的距離來結(jié)束。在這個(gè)示例中，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域320包括比碳化硅表面層330更大的厚度。
[0092]在圖3中所示出的邊緣終端可以包括對(duì)應(yīng)于在上文中(例如，圖1A-1G)提出的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)任選的、附加的特征。
[0093]—些實(shí)施例涉及包括n_摻雜的碳化娃器件和位于包括ρ_摻雜的外延碳化娃層內(nèi)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被包括η-摻雜的碳化硅表面層覆蓋。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域包括在600nm和800nm之間的厚度，并且碳化娃表面層包括在50nm和200nm之間或在600nm和I μ m之間的厚度。
[0094]碳化硅器件可以包括對(duì)應(yīng)于在上文中所描述的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)附加的任選的特征。
[0095]在一些實(shí)施例中，碳化硅器件包括肖特基二極管、合并pin肖特基二極管、p-n 二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。換句話說，碳化硅器件可以是肖特基二級(jí)管、合并pin肖特基二極管、p-n 二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管或包括一個(gè)或多個(gè)這些元件的電路。
[0096]圖4A-4C示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件的一部分的示意性橫截面。碳化硅器件400的實(shí)施例相似于在圖2B中所示出的實(shí)施例。附加地，包括二氧化硅層422和氮化硅層424的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)以及模塑材料層430被布置在碳化硅襯底之上。進(jìn)一步，多于一個(gè)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域220 (例如，表示保護(hù)環(huán))被實(shí)施在碳化硅襯底的外延碳化硅層210內(nèi)。更多細(xì)節(jié)和方面結(jié)合上文中的實(shí)施例(例如，圖1A-1G和2B)來描述。
[0097]圖4A和4C可以示出例如在具有邊緣終端的碳化硅肖特基二極管的碳化硅襯底內(nèi)的區(qū)別摻雜分布的區(qū)域。在這個(gè)示例中，邊緣終端包括保護(hù)環(huán)220、第二外延層230的覆蓋和硬鈍化(無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu))。以這種方式，例如具有650V、1200V和/或1700V的阻斷電壓的二極管可以被實(shí)施。在400kV/cm的范圍內(nèi)的并且在硬鈍化的表面之下的場(chǎng)強(qiáng)能夠借助于組合的邊緣終端來達(dá)到。
[0098]例如，碳化硅襯底材料250可以包括具有?2.7el8Cm_3的摻雜濃度的n_摻雜，外延碳化娃層210可以包括具有?lel7cm 3的摻雜濃度的η-摻雜,碳化娃表面層230可以包括具有?5.6el5cm_3的摻雜濃度的η-摻雜，以及保護(hù)環(huán)220可以包括具有?-2.2el8cm_3的摻雜濃度的P-摻雜。
[0099]圖4A示出了 650V碳化娃肖特基二極管的邊緣終端的示例，圖4B示出了 1200V碳化娃肖特基二極管的邊緣終端的示例以及圖4C示出了 1700V碳化娃肖特基二極管的邊緣終端的示例(例如，邊緣終端包括保護(hù)環(huán)、第二外延Epi2覆蓋和硬鈍化)。
[0100]圖5A和5B示出了根據(jù)實(shí)施例的碳化硅器件500的示意圖。碳化硅器件500包括碳化硅襯底510和橫向地覆蓋碳化硅襯底510的至少一部分主表面512的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520。碳化硅襯底510和無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520被配置以使得當(dāng)碳化硅襯底510的至少一個(gè)區(qū)域包括至少2.3MV/cm的電場(chǎng)時(shí)，位于與碳化硅襯底510相對(duì)的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520的表面522的電場(chǎng)低于500kV/cm。
[0101]通過與在碳化硅襯底510內(nèi)的場(chǎng)減少措施組合來使用無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520，雖然至少2.3MV/cm的場(chǎng)出現(xiàn)在碳化硅襯底510內(nèi)，在無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520的外表面522的場(chǎng)能夠被減少至低于500kV/cm。以這種方式，具有比聚酰亞胺更好的抗水性的大量種類的除聚酰亞胺之外的有機(jī)材料能夠被用于在無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)之上的附加的鈍化層。備選地，模塑材料能夠被實(shí)施為鄰近于無機(jī)鈍化結(jié)構(gòu)520。以這種方式，碳化硅器件500的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性能夠被改善。
[0102]位于與碳化娃襯底510相對(duì)的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520的表面512可以是朝向覆蓋碳化娃器件500的碳化娃裸片的模塑材料的最后的無機(jī)材料層的表面。貫穿位于與碳化娃襯底510相對(duì)的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)520的表面的至少50%、至少80%或整個(gè)表面，電場(chǎng)可以低于500kV/cm。
[0103]碳化硅器件500可以包括結(jié)合提到的概念或在上文中所描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例(例如，圖1A-1G)所描述的一個(gè)或多個(gè)任選的附加的特征。
[0104]圖6示出了用于形成碳化硅器件的方法600的流程圖，包括形成610橫向地覆蓋碳化硅襯底的至少一部分主表面的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)和形成620鄰近于無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的模塑材料層。
[0105]以這種方式，具有改善的擊穿行為和長(zhǎng)期可靠性的碳化硅器件能夠用較低的努力來提供。
[0106]進(jìn)一步，方法600可以包括對(duì)應(yīng)于在上文中提到的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)任選的、附加的或備選的行為。
[0107]例如，方法600可以進(jìn)一步包括形成包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅襯底的外延碳化硅層，以及形成包括第二導(dǎo)電類型的和位于外延碳化硅層內(nèi)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域。掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被形成以使得它被包括第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層覆至JHL ο
[0108]以這種方式，具有在上文中提到的性能和特性的碳化硅器件能夠用較低的努力來制造。
[0109]在碳化硅表面層之下的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域可以以不同的方式制造。例如，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的制造可以包括穿過表示碳化硅表面層的外延碳化硅層的表面區(qū)域(例如，穿過由用于掩蓋注入物的注入掩膜確定的碳化硅器件的表面的一部分)注入第二導(dǎo)電類型的離子進(jìn)入外延碳化硅層，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被外延碳化硅層的碳化硅表面層覆蓋。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域可以通過高能量離子注入進(jìn)入外延碳化硅層的深度來制造，以使得包括第一導(dǎo)電類型的薄的外延碳化硅層保持在注入?yún)^(qū)域之上。這個(gè)保持的層形成碳化硅表面層。流入，具有多于50keV、多于10keV或多于200keV的平均能量的離子可以被用于制造在外延碳化硅層內(nèi)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域。進(jìn)一步，離子的能量分布能夠被選擇以使得摻雜濃度在預(yù)定的方式中隨著深度而變化。例如，摻雜濃度可以隨著深度而增加到最大值并且然后可以減小。備選地，基本上不變的摻雜濃度可以被制造(例如，忽略邊緣效應(yīng)并且忽略小于20%、10%或5%的偏差)，結(jié)果是基本上長(zhǎng)方體或矩形分布。
[0110]進(jìn)一步，任選地，碳化硅表面層的厚度能夠通過在碳化硅表面層上沉積碳化硅(例如，通過外延)來增加。
[0111]備選地，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域可以通過注入第二導(dǎo)電類型的離子進(jìn)入外延碳化硅層的表面區(qū)域來制造，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端層被暴露在外延碳化硅層的表面。進(jìn)一步，碳化硅表面層可以被外延地沉積在外延碳化硅層之上，以使得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被碳化硅表面層覆蓋。換句話說，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域可以被注入低能量離子，導(dǎo)致位于或接近外延碳化硅層的表面的注入?yún)^(qū)域。然后，掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域通過沉積碳化硅表面層來掩埋。
[0112]以這種方式，在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的邊緣進(jìn)入碳化硅表面層的注入離子的拖尾效應(yīng)能夠被避免。進(jìn)一步，碳化硅表面層能夠以幾乎任何厚度來實(shí)施。進(jìn)一步，碳化娃表面層的摻雜濃度能夠在寬的范圍中被選擇并且不依賴于包括掩埋橫向碳化娃邊緣終端區(qū)域的外延碳化硅層的摻雜濃度。
[0113]備選地,對(duì)于在外延碳化娃層之上的碳化娃表面層的沉積物，具有第一導(dǎo)電類型的離子能夠以比掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域更低的能量(例如，平均或最大能量)來注入，以使得暴露在外延碳化娃層的表面的薄的層被轉(zhuǎn)變?yōu)榘ǖ谝粚?dǎo)電類型的碳化娃表面層。換句話說，在注入第二導(dǎo)電類型的離子至外延碳化硅層的深的表面區(qū)域(例如，相比于碳化硅表面層的表面區(qū)域)之后，第一導(dǎo)電類型的離子能夠被注入進(jìn)入外延碳化硅層的淺的表面區(qū)域(例如，比掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的深的表面區(qū)域更薄)，以使得碳化硅表面層在掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域之上被獲得，其中離子被注入在具有比在離子的注入之前，在淺的表面區(qū)域中的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的(例如，最大或平均)摻雜濃度更高的摻雜濃度的淺的表面區(qū)域中。以這種方式，能夠獲得掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，不需要附加的外延處理。因此，可靠的邊緣終端能夠用較低的努力來獲得。
[0114]任選地、備選地或附加地，在碳化硅表面層內(nèi)的摻雜濃度能夠通過進(jìn)一步的注入來減小。換句話說，方法400可以進(jìn)一步包括注入第一導(dǎo)電類型的離子進(jìn)入碳化硅表面層，以使得碳化硅表面層包括比外延碳化硅層更高的摻雜濃度。以這種方式，碳化硅表面層的摻雜濃度能夠在寬的范圍中被選擇。
[0115]任選地、備選地或附加地，方法400可以進(jìn)一步包括在碳化硅器件的有源區(qū)去除碳化硅表面層(例如，如果它被沉積貫穿碳化硅器件的整個(gè)表面)。以這種方式，有源區(qū)可以針對(duì)用于碳化硅器件的電功能的電結(jié)構(gòu)、或針對(duì)用于連接在碳化硅器件的有源區(qū)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)到在碳化硅裸片上面或之上的金屬接觸或金屬層的進(jìn)一步的注入是可進(jìn)入的。
[0116]提出的方法可以被用于制造在上文中提到的所有種類的半導(dǎo)體設(shè)備。因此，在上文中提到的方面和細(xì)節(jié)結(jié)合用于制造這種碳化硅器件的方法是可應(yīng)用的或可實(shí)施的。
[0117]一些實(shí)施例涉及具有聚酰亞胺-自由邊緣終端的碳化硅功率設(shè)備。通過實(shí)施掩埋的邊緣終端(例如，在P-邊緣終端上面的厚的輕摻雜的η-層)、多重保護(hù)環(huán)方法和厚的硬鈍化層堆棧的組合，在硬鈍化的表面的最大的出現(xiàn)電場(chǎng)能夠被減少以使得軟的澆鑄料(例如，模塊)或模塑材料(例如，分離設(shè)備)的擊穿抗性不被超過。在這種情況中，聚酰亞胺鈍化的實(shí)施方式能夠被避免，并且與聚酰亞胺鈍化相關(guān)聯(lián)的局部水分存儲(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)能夠被避免。備選地，可以包括比聚酰亞胺不僅更低的擊穿抗性而且更低的水接受的其它鈍化材料可以被使用。例如，與制造過程的溫度要求，與高擊穿抗性和較低的水接受兼容的鈍化材料可以被使用。附加地，這些材料可以是良好的可構(gòu)造和充分地附著在碳化硅上和/或能量金屬化。
[0118]根據(jù)方面，在芯片表面的電場(chǎng)強(qiáng)度通過在碳化硅半導(dǎo)體表面的場(chǎng)最小化和無機(jī)硬鈍化的實(shí)施而被減少，以使得例如附加的聚酰亞胺鈍化可以不是必需的。
[0119]取決于碳化硅器件的類型，例如二極管、JFET (結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)，不同的處理順序可以用較低的附加的處理努力來用于實(shí)施掩埋的邊緣終端和硬鈍化。
[0120]例如，第二外延層(例如，?850nm)的形成已被包含以用于碳化硅JFET的制造。在這個(gè)情況中，布局可以被生成以使得第二外延層在結(jié)終端延伸區(qū)域(JTE)中保持，以及JTE注入已在第二外延層的沉積之前被做成。第二外延層的厚度和摻雜可以被調(diào)節(jié)以適應(yīng)JTE的寬度和摻雜，以使得例如如果阻斷電壓被應(yīng)用，結(jié)果的η-表面通道被耗盡以及寄生的泄漏電流路徑被避免。
[0121]備選地，針對(duì)具有用于溝槽的底部的電保護(hù)的深的注入的P -結(jié)構(gòu)的溝槽式M0SFET，深的注入還能夠被用于形成掩埋的P-邊緣終端。任選地，在表面的另外的局部η-注入可以被做成以便于抑制在P-注入的外部末端的區(qū)域中的不期望的場(chǎng)峰(掩膜角的影響)。
[0122]進(jìn)一步，針對(duì)MPS (合并pin肖特基)或肖特基二極管，例如附加的第二外延層或深的邊緣注入可以被實(shí)施。
[0123]例如，針對(duì)所有類型的設(shè)備，硬鈍化可以被沉積以使得總厚度對(duì)于減少表面場(chǎng)至低于400kV/cm是充分的。例如，硬鈍化(無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu))可以包括一堆厚的二氧化硅S12(例如，2-4 μ m被沉積以使得像能量金屬的邊緣的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的邊緣被倒角或平坦化)和在表面的氮化硅Si3N4層以便于實(shí)施防水層。硬鈍化堆棧的結(jié)構(gòu)化能夠被實(shí)施為例如干的化學(xué)品或由干的和濕的化學(xué)的組合(例如，干的氮化物和然后濕的氧化物)。
[0124]氧化層的沉積可以通過dep-etch-dep (沉積-蝕刻-沉積)過程,通過回流過程或通過Sin-On-過程(二氧化硅過程)來實(shí)施，以便于靠近的裂紋可靠地出現(xiàn)在邊緣。然后，氮化硅被沉積在被平坦化的表面上并且被干的或干的/濕的用化學(xué)地蝕刻。如果氮化硅層被干地化學(xué)地蝕刻并且氧化層被濕地化學(xué)地蝕刻，氧化物的橫向的收回和氮化硅的傾斜以及因此未摻雜的硅酸鹽玻璃(USG)的覆蓋能夠被獲得，結(jié)果是附加的保護(hù)以免受水分。用光刻法可結(jié)構(gòu)化的材料(例如，光敏抗蝕劑)或硬掩膜(例如，多晶硅)可以被用作用于干的和濕的化學(xué)蝕刻的掩膜。在后者的情況中，多晶硅可以借助于通過干地化學(xué)蝕刻的光刻法可結(jié)構(gòu)化的材料而被結(jié)構(gòu)化。例如多晶硅包括關(guān)于氮化硅和USG的高選擇性并且可以被用于結(jié)構(gòu)化厚硬鈍化。
[0125]氧化物/氮化物的堆棧順序可以被任意的繼續(xù)直到達(dá)到最大可蝕刻的堆棧厚度。例如，氧化物/氮化物/氧化物/氮化物的順序能夠被實(shí)施。在堆棧內(nèi)的層厚度可以是自由地可選擇并且相互獨(dú)立，但是可以取決于要求的水分魯棒性和在表面的場(chǎng)輪廓被選擇。
[0126]如果在注入和烘烤行為之后并且在第一金屬化層的沉積之前，附加的保護(hù)以免受水分可以被獲得，一堆氮化爐和/或氧化爐(TE0S，正硅酸乙酯)被沉積在結(jié)終端延伸(JTE)的區(qū)域中。這個(gè)堆棧能夠通過在上文中所描述的干的和濕的化學(xué)方法而被結(jié)構(gòu)化。然后，金屬化層能夠被沉積，然后是硬鈍化的表示。
[0127]一些實(shí)施例通過實(shí)施通過高能量離子注入或η-外延的掩埋的結(jié)終端延伸而涉及碳化娃器件(SiC設(shè)備)的邊緣終端。以這種方式,H20堅(jiān)固的SiC芯片(水堅(jiān)固的碳化娃器件)能夠被提供。換句話說，例如針對(duì)碳化硅功率半導(dǎo)體設(shè)備的耐水的邊緣終端能夠被提供。
[0128]對(duì)比于基于雙極型結(jié)終端或橫向摻雜的變化的原理的碳化硅邊緣終端，在到鈍化層的分界面的P-摻雜碳化硅區(qū)域的降解經(jīng)受特定條件(例如，高水分或溫度變化)，并且正常的電負(fù)載能夠通過所描述的概念而被避免。特別是通過在P-摻雜邊緣區(qū)域中碳化硅的氧化(陽極氧化)而出現(xiàn)的降解能夠被避免。以這種方式，用于電場(chǎng)控制的在邊緣插入的摻雜總數(shù)能夠被保護(hù)以免受被消耗(通過氧化)，這種被消耗可能結(jié)果是在低于設(shè)備的標(biāo)稱電壓的電壓的破壞性擊穿。裂紋形成的風(fēng)險(xiǎn)、低的水密性、關(guān)鍵過程兼容性和/或?qū)е聯(lián)舸╇妷浩?由于它可能結(jié)合氧化物或氮化物涂層而出現(xiàn))的可動(dòng)離子的集中的易損性能夠通過使用提出的概念而被減少或避免。
[0129]這種碳化硅器件的邊緣終端能被配置以使得η-摻雜區(qū)域被形成在邊緣終端的表面以避免(例如，特別是在增加的電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生的區(qū)域中)。
[0130]例如，可能的方法是對(duì)雙極型結(jié)終端的定尺寸，以使得使用的P-摻雜區(qū)域被掩埋在碳化硅表面下。特別是在以碳化硅為基礎(chǔ)的設(shè)備，這個(gè)能夠被通過以導(dǎo)致位于到表面的充分的距離的范圍的結(jié)束的注入能量注入作為接收者操作的院子來實(shí)施。由于可能作為接收者的摻雜物事實(shí)上不擴(kuò)散進(jìn)碳化硅中，提出的方案能夠容易地被實(shí)施。相比之下，例如硅包括針對(duì)可能的接收者材料的高的擴(kuò)散常數(shù)。
[0131]注入能量可以位于例如50keV之上、10keV之上或200keV之上。具有幾種能量和不同的劑量的實(shí)施方式還可以能針對(duì)這種邊緣終端以改善有效性。例如，劑量可以首選隨著深度增加并且然后再減少。備選地，劑量還可以隨著深度減少。
[0132]實(shí)施例被示出在圖3中。取代雙極型結(jié)終端-邊緣終端，橫向摻雜邊緣終端的變化也可以被使用(附加地，對(duì)于提出的概念)，實(shí)施P-摻雜的連續(xù)減小或在橫向方向的P-摻雜的逐步減小。備選地，橫向摻雜的相似的變化能夠通過制造大量的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域(例如，P-環(huán)、環(huán)形區(qū)域、點(diǎn)形、鋸齒形、波狀區(qū)域)而被完成。
[0133]進(jìn)一步，用作為給予者操作的摻雜物的附加的注入可以被實(shí)施以增加近表面η-摻雜，其可以另外由針對(duì)設(shè)備要求的外延層來確定。在這一點(diǎn)上，由于注入能量的適當(dāng)?shù)倪x擇，給予者的滲透可以顯著地低于接收者的滲入。備選地，由于基本上沒有擴(kuò)散可以發(fā)生在通常高的溫度級(jí)之下，薄的η-摻雜外延層可以被沉積在用于特定設(shè)備的外延碳化硅晶片之上，特定設(shè)備包括在表面處摻雜的漂移層。這個(gè)外延層的厚度和摻雜可以被評(píng)估以使得適當(dāng)?shù)摩?摻雜層保持在掩埋的P-摻雜區(qū)域和半導(dǎo)體表面之間，以能夠?qū)崿F(xiàn)一方面降解影響的期望的避免，另一方面允許在芯片的有源區(qū)中的P-區(qū)域的過度摻雜在后面被實(shí)現(xiàn)(用于實(shí)施碳化硅器件的主要的電功能)。任選地，在芯片的有源區(qū)中的這個(gè)附加的外延層能夠被回蝕刻以使得它僅保存在邊緣區(qū)域中。
[0134]在實(shí)施例中，η-摻雜表面層可以被評(píng)估以使得這些層的電荷載體至少局部地被清除，只要這個(gè)層的作為結(jié)果的交叉-導(dǎo)電性在碳化硅器件的切斷情況或切斷狀態(tài)中僅貢獻(xiàn)可忽略的泄漏電流。
[0135]提出的邊緣終端可以基于掩埋在η-摻雜碳化硅半導(dǎo)體中的P-摻雜區(qū)域。以這種方式，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的方法(用于制造)能夠被實(shí)施。這些結(jié)構(gòu)可以避免P-摻雜碳化硅是直接地暴露給在高表面場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域中的可能的氧化的表面部分。
[0136]當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)或處理器上執(zhí)行時(shí)，實(shí)施例可以進(jìn)一步提供具有用于執(zhí)行一個(gè)上文中的方法的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到的是各種在上文中所描述的方法的步驟可以由已編程的計(jì)算機(jī)來執(zhí)行。在本文中，一些實(shí)施例還意圖于覆蓋程序存儲(chǔ)設(shè)備，例如，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介，其是機(jī)器或計(jì)算機(jī)可讀的和可編碼的機(jī)器可執(zhí)行或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的程序指令，其中所述的指令執(zhí)行所述的在上文中所描述的方法的一些或全部的步驟。程序存儲(chǔ)設(shè)備可以是，例如，數(shù)字存儲(chǔ)器、諸如磁盤和磁帶的磁存儲(chǔ)介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器或光學(xué)可讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介。實(shí)施例還意圖于覆蓋被編程用以執(zhí)行在上文中所描述的方法的所述的步驟計(jì)算機(jī)，或被編程為執(zhí)行在上文中所描述的方法的所述的步驟的(現(xiàn)場(chǎng))可編程邏輯陣列((F) PLA)或(現(xiàn)場(chǎng))可編程門陣列((F) PGA)。
[0137]描述和圖僅圖示了本公開的原理。因此將理解的是那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)各種實(shí)施本公開的原理的并且被包含在它的精神和范圍內(nèi)的布置，雖然沒有在本文中明顯地被描述或示出。此外，在本文中所闡述的所有示例明確地主要地意圖于僅用于教學(xué)目的以幫助讀者理解由發(fā)明人貢獻(xiàn)的以促進(jìn)本領(lǐng)域的本公開和概念的原理，并且被解釋為沒有限制為這些特定的所記載的示例和條件。此外，在本文中闡述本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施例的所有陳述，以及其中特定的示例，旨于包含等價(jià)物在其中。
[0138]標(biāo)記為“用于……的裝置”(執(zhí)行特定的功能)的功能塊應(yīng)被理解為包括被適配為分別執(zhí)行特定的功能的電路的功能塊。因此，“用于某事物的裝置”也可以被理解為“適配于或適用于某事物的裝置”。因此，適配于執(zhí)行特定功能的方法不意味著這些方法必需地執(zhí)行所述的功能(在給定的時(shí)間時(shí)刻)。
[0139]在圖中所示的各種元件的功能，包括任何被標(biāo)注為“裝置”、“用于提供傳感器信號(hào)的裝置”、“用于生成傳輸信號(hào)的裝置”等的功能的模塊可以通過專用的硬件，諸如“信號(hào)提供者”、“信號(hào)處理單元”、“處理器”、“控制器”等，以及能夠與適當(dāng)?shù)能浖嗦?lián)系來執(zhí)行軟件的硬件的使用而被提供。此外，在本文中所描述的實(shí)體如“裝置”可以相當(dāng)于或作為“一個(gè)或多個(gè)模塊”、“一個(gè)或多個(gè)設(shè)備”、“一個(gè)或多個(gè)單元”等來實(shí)施。當(dāng)由處理器提供時(shí)，功能可以被單一的專用的處理器，被單一的共享的處理器或被其中一些可能被共享的多個(gè)獨(dú)立的處理器來提供。此外，術(shù)語“處理器”或“控制器”的明白的使用不應(yīng)被解釋成專門地涉及能夠執(zhí)行軟件的硬件，并且可以隱含的包括但不限于數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)硬件、網(wǎng)絡(luò)處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、用于存儲(chǔ)軟件的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)和持久性存儲(chǔ)器。其它常規(guī)的或定做的硬件也可以被包含。
[0140]應(yīng)被那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是本文中的任何框圖表示圖示了實(shí)施本發(fā)明的原理的電路的概念視圖。相似地，將被理解的是任何流程圖、流向圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、偽代碼等表示可以在計(jì)算機(jī)可讀媒介中被實(shí)質(zhì)上表示并且被計(jì)算機(jī)或處理器如此執(zhí)行的各種過程，無論這個(gè)計(jì)算機(jī)或處理器是否明顯地示出。
[0141]此外，后面的權(quán)利要求在此被合并于詳細(xì)的描述中，其中每個(gè)權(quán)利要求可以獨(dú)立地作為單獨(dú)的實(shí)施例。雖然每個(gè)權(quán)利要求可以獨(dú)立地作為單獨(dú)的實(shí)施例，應(yīng)注意一雖然從屬權(quán)利要求可以在權(quán)利要求書中指代與一個(gè)或多個(gè)其他權(quán)利要求的特定的組合——但是其他的實(shí)施例也可以包括從屬權(quán)利要求與每個(gè)其他從屬權(quán)利要求的主體的組合。這些組合在本文中被提出，除非指出不要特定的組合。此外，旨在也包括任何其他獨(dú)立權(quán)利要求的權(quán)利要求的特征，即使這個(gè)權(quán)利要求沒有直接地從屬于獨(dú)立權(quán)利要求。
[0142]進(jìn)一步注意到，在說明書或權(quán)利要求書中所公開的方法可以由具有用于執(zhí)行這些方法的每個(gè)單獨(dú)的步驟的裝置的設(shè)備來實(shí)施。
[0143]進(jìn)一步，將理解，在說明書或權(quán)利要求書中所公開的多個(gè)步驟或功能的公開內(nèi)容不應(yīng)該被解釋為是在特定的順序內(nèi)。因此，多個(gè)步驟或功能的公開不將它們限制于特定的順序，除非這些步驟或功能由于技術(shù)的原因是不能互相交換的。此外，在一些實(shí)施例中，單個(gè)步驟可以包括或者可以被分成多個(gè)子步驟。這些子步驟可以被包括以及這個(gè)單個(gè)步驟的公開的部分，除非明確地被排除。
【權(quán)利要求】
1.一種碳化娃器件，包括: 碳化娃襯底； 無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)，至少部分地橫向覆蓋所述碳化硅襯底的主表面；以及 模塑材料層，鄰近于所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅襯底和所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)被配置以使得在所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的與所述模塑材料層接觸的表面處的電場(chǎng)在所述碳化硅器件的有源狀態(tài)下低于500kV/cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅襯底被配置為在所述碳化硅器件的有源狀態(tài)下包括至少在一個(gè)區(qū)域處至少2.3MV/cm的電場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料層至少沿著所述碳化硅襯底的整個(gè)主表面延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料層至少主要地包括環(huán)氧樹月旨、二氧化硅或硅膠中的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述模塑材料層被布置為鄰近于所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)，而在所述模塑材料層與所述無極鈍化層結(jié)構(gòu)之間不具有聚酰亞胺材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)中斷區(qū)，其中所述碳化硅襯底的所述主表面在所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的所述中斷區(qū)內(nèi)未被所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)覆蓋，其中所述模塑材料層穿過所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的所述中斷區(qū)延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)包括至少第一層和第二層，其中所述第一層至少主要地包括二氧化硅并且所述第二層至少主要地包括氮化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳化硅器件，其中所述第二層被布置為鄰近于所述模塑材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅襯底包括在所述碳化硅襯底的邊緣處圍繞所述碳化硅襯底的有源區(qū)的邊緣區(qū)域，其中所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)被布置為至少在所述邊緣區(qū)域內(nèi)與所述碳化硅襯底和所述模塑材料層接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅襯底包括在所述碳化硅襯底的邊緣處圍繞所述碳化硅襯底的有源區(qū)的邊緣區(qū)域，其中所述碳化硅襯底包括主要地具有第一導(dǎo)電類型的外延碳化硅層和位于圍繞所述碳化硅襯底的所述有源區(qū)的所述邊緣區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)邊緣終端區(qū)域，其中所述邊緣終端區(qū)域具有第二導(dǎo)電類型。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅襯底包括具有第一導(dǎo)電類型的外延碳化硅層和位于具有第二導(dǎo)電類型的所述外延碳化硅層內(nèi)的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，其中所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被包括所述第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層覆蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅表面層包括一定厚度和摻雜濃度，以使得至少在所述碳化硅器件的預(yù)先定義的狀態(tài)下，在所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域和所述碳化硅表面層之間的P-η結(jié)的耗盡區(qū)至少在某處延伸上至所述碳化硅表面層的與所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域相對(duì)的所述表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅表面層是所述外延碳化硅層的一部分，其中所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域是通過穿過所述外延碳化硅層的表示所述碳化硅表面層的表面區(qū)域?qū)⑺龅诙?dǎo)電類型的離子注入所述外延碳化硅層來制造的注入?yún)^(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的所述碳化硅器件，其中所述碳化硅表面層是沉積在所述外延碳化硅層之上的外延層，所述述外延碳化硅層包括所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的碳化硅器件，其中當(dāng)所述有源區(qū)被所述碳化硅表面層留在外面時(shí)，所述碳化硅表面層從所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域的靠近所述碳化硅器件的所述邊緣的橫向末端橫向地延伸到所述碳化硅器件的有源區(qū)。
17.—種碳化娃器件,包括: 碳化硅襯底；以及 無機(jī)鈍化層 結(jié)構(gòu)，至少部分地橫向覆蓋所述碳化硅襯底的主表面，其中所述碳化硅襯底和所述無機(jī)鈍化層被配置以使得當(dāng)所述碳化硅襯底的至少一個(gè)區(qū)域包括至少2.3MV/cm的電場(chǎng)時(shí),在所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的位于與所述碳化娃襯底相對(duì)的表面處的電場(chǎng)低于500kV/cm。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅器件，其中所述碳化硅器件包括肖特基二極管、合并pin肖特基二極管、p-n 二極管、雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管或結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
19.一種用于形成碳化硅器件的方法，所述方法包括: 形成至少部分地橫向覆蓋碳化硅襯底的主表面的無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)；以及 形成鄰近于所述無機(jī)鈍化層結(jié)構(gòu)的模塑材料層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括至少形成所述碳化硅襯底的包括第一導(dǎo)電類型的外延碳化硅層、以及形成位于所述外延碳化硅層內(nèi)的包括第二導(dǎo)電類型的掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域，其中所述掩埋橫向碳化硅邊緣終端區(qū)域被形成，以使得它被包括所述第一導(dǎo)電類型的碳化硅表面層覆蓋。
【文檔編號(hào)】H01L29/861GK104078514SQ201410113715
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月26日
【發(fā)明者】R·拉普, C·黑希特, J·康拉斯, W·伯格納, H-J·舒爾策, R·埃爾佩爾特 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司