芯达茂设计一种提高SiC Trench MOSFET器件可靠性的制备方法

时间： 2024-06-26 来源：XDM（芯达茂微电子公众号）

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01、背景技术

第三代半导体材料SiC（碳化硅）是由碳元素和硅元素稳定结合而成的晶体，具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率等优越性能，在高功率、高频率、高电压等领域有着独特优势及广泛前景。SiC材料本身具有的这些优势使得SiC功率器件能够在目前大部分的功率器件应用范围内展现出足以取代Si基功率器件的潜力。

目前，SiC功率器件已经在650V～1200V电压等级的区间占有了一部分市场。其中SiC Trench MOSFET器件凭借导通电阻小、元胞密度大等优势成为SiC功率器件的研究热点之一。但由于沟槽的引入导致在栅氧化层拐角处容易集中极大电场，使栅氧化层被击穿，存在可靠性问题。因此本领域需一种新的SiC Trench MOSFET器件及其制备方法，以有效地保护沟槽底部的栅氧化层，提高器件的可靠性。

02、方案内容

为解决上述现有技术中栅氧化层拐角处容易集中电场造成栅氧化层被击穿的不足，芯达茂设计了一种SiC Trench MOSFET器件制备方法。芯达茂采取多次不同角度不同浓度的斜注入方式，会形成如示意图1中沟槽两个底角被P离子区所包围且侧面有一段N型离子区的结构。再按正常SiC Trench MOSFET器件制备工艺，继续作业，最终形成结构如图2所示，可见沟槽底部两个角已被P型离子区所包围，该离子区可降低底角处的电场从而起到保护作用。

△图1

△图2

03、仿真数据

芯达茂已使用仿真软件进行仿真，并与传统SiC Trench MOSFET结构进行对比，如图3。

△图3

上面是有做底角保护的结构下面是传统结构，经过对比BVDSS（>1200V）新结构击穿电压更佳，如图4所示。

△图4

结构仿真后有进行电场强度分析，确认底角有P离子区保护的结构电场强度有明显的降低。并且通过提高保护层的P离子浓度可以进一步降低底角电场强度从而达到更好的保护作用，如图5所示。

△图5

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