具有用于短路保护的熔丝元件的SIC基电子器件及其制造方法与流程

本公开涉及一种提供有保护元件的电子器件，特别是功率mosfet，并且涉及一种用于制造该电子器件的方法。

背景技术：

1、许多科学论文报道了碳化硅(sic)mosfet器件的良好开关性能。从工业角度来看，除了开关性能之外，sic器件还具有良好的结构稳健性，这对于功率系统是所期望的特性。

2、在制造和处理sic晶圆的步骤期间，由于sic的高硬度，机器和sic晶圆之间的相互作用可能导致碎片的释放。因此，该类碎片可能永久地沉积在同一晶圆的表面上并且形成局部缺陷，这可能影响最终mosfet器件的功能。

3、在此方面，图1a以横向截面视图图示了晶体管1，特别是垂直沟道mosfet晶体管，包括：sic衬底8；栅极区域4(例如多晶硅)，布置在衬底8的第一表面上；本体区域5，在第一表面延伸到衬底8中；源极区域6，在衬底8的第一表面延伸到本体区域5中；以及漏极区域7，在衬底8的与第一表面相对的第二表面延伸。

4、晶体管1具有介于栅极区域4和源极区域6之间的碎片2。此外，栅极氧化物层10在源极区域6上方、衬底8和栅极区域4之间延伸；特别地，碎片2延伸通过栅极氧化物层10，贯穿后者的整个厚度，将源极区域6和栅极区域4彼此电连接。因此，碎片2是点状缺陷，该点状缺陷使栅极区域4与源极区域6短路。

5、图1b是图1a的晶体管1的电路表示。

6、在使用中，当栅极区域4被偏置电压vgs偏置时，碎片2形成导电路径，该导电路径导致电流isc在栅极区域4和源极区域6之间流动(下文中也称为栅极区域4和源极区域6之间的“短路电流”)。在存在该电流isc的情况下，晶体管1故障。

7、在由栅极氧化物形成过程导致的缺陷的情况下，可能出现类似的问题，导致通过栅极区域4和源极区域6之间的直接连接或者隧道效应形成泄漏路径。

8、类似地，上面所描述的类型的缺陷也可以或者替代地形成在栅极区域4和漏极区域7之间。

9、商用的mosfet器件通常由图1a、图1b中示出的类型的多个晶体管1形成，该多个晶体管彼此并联并且彼此配合，以便适当地管理使用它们的特定应用所利用的电流。在属于mosfet器件的甚至仅一个晶体管1故障的情况下，整个mosfet器件被废弃；这导致制造成本的增加。

10、因此，需要提供一种解决上面阐述问题的方案。

技术实现思路

1、根据本公开，提供了一种提供有保护元件的电子器件以及用于制造该电子器件的方法。保护元件是被耦合到栅极条带的熔丝。

技术特征：

1.一种电子器件，包括：

2.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述掩埋腔被配置为容纳所述保护元件的处于熔化或气态的材料。

3.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述掩埋腔容纳用于至少部分地支撑所述保护元件的支撑件。

4.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述保护元件是熔丝。

5.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述保护元件由选自多晶硅、金属或导电聚合物的具有低于10ω·cm的电阻率的材料制成。

6.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述保护元件、所述栅极端子和所述导电路径形成单片结构。

7.根据权利要求1所述的电子器件，还包括：

8.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述覆盖层部分地延伸到所述掩埋腔中并且物理地接触所述保护元件。

9.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述覆盖层包括聚酰亚胺(pi)或聚酰亚胺-异-吲哚喹啉二酮(piq)。

10.根据权利要求7所述的电子器件，其中所述覆盖层具有相对于所述本体的机械阻力更低的机械阻力。

11.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述保护元件包括金属，并且部分地在所述栅极端子和所述导电路径上延伸，所述栅极端子和所述导电路径仅通过所述保护元件被彼此电耦合。

12.根据权利要求1所述的电子器件，其中

13.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述栅极端子是条带类型的栅极端子。

14.一种方法，包括：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述保护元件、所述栅极端子和所述导电路径形成单片结构。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述保护元件部分地在所述栅极端子和所述导电路径上延伸，所述栅极端子和所述导电路径仅通过所述保护元件被彼此电耦合。

18.一种器件，包括：

19.根据权利要求18所述的器件，其中所述保护元件是所述导电层的一部分。

20.根据权利要求18所述的器件，其中所述保护元件是在所述腔的所述第一侧和所述第二侧的所述导电层的部分上延伸的另一个导电层。

技术总结
SiC基MOSFET电子器件，包括：固体本体；栅极端子，其延伸到该固体本体中；导电路径，在该固体本体的第一侧处延伸，被配置为可被电耦合到偏置电压的发生器；固态材料的保护元件，被耦合到该栅极端子和该导电路径，该保护元件在该栅极端子和该导电路径之间形成电连接，并且被配置为响应于通过该保护元件的漏电流大于临界阈值而从该固态变为熔化或者气态而中断该电连接；掩埋腔，在该固体本体中，至少部分地容纳该保护元件。

技术研发人员：L·L·斯卡利亚,C·M·卡玛勒里,E·扎内蒂,A·鲁索
受保护的技术使用者：意法半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4