碳化硅功率器件终端及制备方法、芯片与流程

本申请属于功率器件，尤其涉及一种碳化硅功率器件终端及制备方法、芯片。

背景技术：

1、碳化硅功率器件作为宽禁带半导体，在高压、大电流、高温、辐射等应用领域中，由于其高临界电场、高导热性方面优良的特性，使得它具有比较明显的优势。而碳化硅功率器件的耐压特性是衡量器件性能和可靠性的一项重要指标，功率器件的耐压可以归结于pn结结构的击穿特性。因pn结呈现出曲面结并延伸至表面，形成电场聚集，导致功率器件的耐压比平面结的低，为此引入如场板、结终端扩展以及场限环等终端结构来提升器件的耐压特性。除了曲面结的影响外，功率器件终端表面氧化层中也是另一重要的影响器件耐压的因素；碳化硅功率器件终端上方的氧化层中的电荷会导致pn结空间电荷区的形状发生改变，引起器件耐压不足，所以器件终端上方氧化层中的缺陷、针孔密度，特别是氧化层中如固定电荷、氧化层陷阱电荷、氧化层界面电荷是影响碳化硅功率器件可靠性质量的重要因素。

2、然而，目前的碳化硅功率器件终端氧化层的制作方法多是采用的是化学气相沉积，其所生长的氧化层结构松散、致密性差，氧化层中电荷密度大，界面态不佳等都会降低器件终端承受耐压的能力，进而可能使器件的性能和可靠性退化，进一步有可能导致器件失效。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种碳化硅功率器件终端及制备方法、芯片，旨在改善碳化硅功率器件终端氧化层的可靠性。

2、本申请实施例第一方面提供了一种碳化硅功率器件终端的制备方法，所述制备方法包括：

3、在n型衬底的正面依次形成n型缓冲层和n型外延层；

4、在所述n型外延层上形成主结区和场限环区；

5、在所述场限环区和所述主结区的部分区域上依次采用高温干氧、退火、低温干氧以及低温湿氧工艺形成终端氧化层；

6、在所述终端氧化层上形成钝化层；

7、在所述主结区的部分区域上形成正面金属电极；

8、在所述n型衬底的背面减薄处理后淀积背面金属材料形成背面金属电极。

9、在一些实施例中，所述在所述场限环区和所述主结区的部分区域上依次采用高温干氧、退火、低温干氧以及低温湿氧工艺形成终端氧化层，包括：

10、在预设的高温干氧温度条件下对所述场限环区和所述主结区的部分区域进行干氧氧化处理得到第一热氧化层；

11、在惰性气体条件下对所述第一热氧化层进行退火处理；

12、将退火处理后的热氧化层采用低温干氧工艺继续氧化处理得到第二热氧化层；

13、采用低温湿氧工艺在所述场限环区和所述主结区的部分区域继续氧化处理得到第三热氧化层；所述终端氧化层包括第一热氧化层、第二热氧化层以及第三热氧化层。

14、在一些实施例中，所述预设的高温干氧温度条件包括：

15、1050℃-1150℃的干氧温度。

16、在一些实施例中，所述退火处理的条件包括：

17、氩气氛围，1050℃—1150℃的退火温度以及25-35分钟的退火时间。

18、在一些实施例中，所述低温干氧工艺的条件包括：

19、900℃-950℃的干氧温度。

20、在一些实施例中，所述低温湿氧工艺的条件包括：

21、900℃-950℃的湿氧温度。

22、在一些实施例中，所述在所述终端氧化层上形成钝化层，包括：

23、采用绝缘材料在所述终端氧化层的正面形成钝化层。

24、在一些实施例中，在所述主结区的部分区域上形成正面金属电极，包括：

25、采用金属材料在主结和有源区正面淀积金属材料，形成正面金属层；

26、以预设的退火温度、退火时间、退火氛围对正面金属层退火处理，形成所述正面金属电极。

27、本申请实施例第二方面还提供了一种碳化硅功率器件终端，所述碳化硅功率器件终端由上述任一项实施例所述的制备方法制备。

28、本申请实施例第三方面还提供了一种芯片，包括如上述任一项实施例所述的制备方法制备的碳化硅功率器件终端。

29、本申请实施例的有益效果：通过在n型外延层上形成主结区和场限环区，并在场限环区和主结区的部分区域上依次采用高温干氧、退火、低温干氧以及低温湿氧工艺形成终端氧化层。其中，由高温干氧氧化的方法生长终端氧化层的第一部分，温度保持不变在惰性气体环境下对第一部分进行退火，然后通过调节氧化温度到低温条件下采用低温干氧工艺生长终端氧化层第二组成部分，最后通过低温湿氧生长终端氧化层的第三组成部分，从而可以一方面生长较为致密的氧化层，有效降低了氧化层中的固定电荷，使终端氧化层中正电电荷数量减少，改善了器件的可靠性。

1.一种碳化硅功率器件终端的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述场限环区和所述主结区的部分区域上依次采用高温干氧、退火、低温干氧以及低温湿氧工艺形成终端氧化层，包括：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预设的高温干氧温度条件包括：

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的条件包括：

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述低温干氧工艺的条件包括：

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述低温湿氧工艺的条件包括：

7.如权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述在所述终端氧化层上形成钝化层，包括：

8.如权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，在所述主结区的部分区域上形成正面金属电极，包括：

9.一种碳化硅功率器件终端，其特征在于，所述碳化硅功率器件终端由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备。

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的碳化硅功率器件终端。