[發明專利]寬帶隙半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201380040316.7
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104508824A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 和田圭司;增田健良;日吉透
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L29/47
• 分類號: H01L29/47;H01L29/872
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

技術領域

本發明涉及一種寬帶隙半導體器件，以及制造寬帶隙半導體器件的方法。更特別地，本發明涉及一種能緩和肖特基電極和襯底之間的界面處的電場的寬帶隙半導體器件以及制造這種寬帶隙半導體器件的方法。

背景技術

諸如肖特基勢壘二極管(SBD)以及結型勢壘肖特基二極管(JBS)的半導體器件具有其中肖特基電極形成在襯底上的構造。因為在肖特基勢壘二極管中適于用作電極材料的金屬和半導體之間的功函數差小，所以與PN二極管相比，反向電壓施加過程中的漏電流容易變大。因此提出各種構造以便減小漏電流。

例如，日本專利公布No.2001-85704(PTD?1)公開了一種碳化硅肖特基二極管，其包括形成在鄰接肖特基電極的周邊區域的襯底的區域處的p⁺保護環區域，其具有與襯底的主面接觸的pn結。而且，日本專利公布No.2009-16603(PTD?2)公開了一種結型勢壘肖特基二極管，其在鄰接肖特基電極的襯底處具有集中形成的多個p型層。

引用文獻列表

專利文獻

PTD?1：日本專利公布No.2001-85704

PTD?2：日本專利公布No.2009-16603

發明內容

技術問題

但是，難以足夠減小日本專利公布No.2001-85704和日本專利公布No.2009-16603中公開的肖特基二極管中的肖特基電極和襯底之間的界面處的電場。

鑒于上述內容，本發明的目的是提供一種能有效緩解肖特基電極和襯底之間的界面處的電場的寬帶隙半導體器件，以及制造這種寬帶隙半導體器件的方法。

解決問題的技術方案

根據本發明的寬帶隙半導體器件包括襯底以及肖特基電極。由寬帶隙半導體材料形成的襯底具有主面并包括第一導電類型區以及第二導電類型區。肖特基電極鄰接襯底的主面布置。在襯底處形成溝槽，其具有與主面接續的側面以及與側面接續的底部。肖特基電極在溝槽的側面和主面處鄰接第一導電類型區，且在溝槽的底部處鄰接第二導電類型區。溝槽的側面相對于襯底的主面傾斜。如本文所用，寬帶隙半導體材料是指具有大于硅的帶隙的半導體材料。

根據本發明的寬帶隙半導體器件，肖特基電極在溝槽的側面和主面處鄰接第一導電類型區，且在溝槽的底部處鄰接第二導電類型區。因此，通過在反向電壓的施加過程中增大第二導電類型區和第一導電類型區之間的界面處的電場，可緩解肖特基電極和第一導電類型區之間的界面處的電場。

根據本發明的寬帶隙半導體器件，溝槽的側面相對于襯底的主面傾斜。因此，與溝槽的側面平行于襯底的主面的情況相比，可增大肖特基電極和第一導電類型區之間的接觸面積。因此，可確保電流路徑，因為在正向電壓的施加過程中增大了電子發射的表面利用百分比。

在上述寬帶隙半導體器件中，寬帶隙半導體材料優選為碳化硅。因此，可獲得具有高擊穿電壓的寬帶隙半導體器件。

在上述寬帶隙半導體器件中，主面相對于側面的角度大于或等于50°且小于或等于85°。在主面相對于側面的角度小于50°的情況下，緩解肖特基電極和第一導電類型區之間的界面處的電場的效果變得較小。在主面相對于側面的角度大于85°的情況下，不能確保足夠的電流路徑。通過將主面相對于側面的角度設定為大于或等于50°且小于或等于85°，可改善緩解肖特基電極和第一導電類型區之間的界面處的電場的效果并能確保足夠的電流路徑。

在上述寬帶隙半導體器件中，溝槽包括彼此相鄰的第一溝槽和第二溝槽。第二導電類型區包括鄰接第一溝槽底部的第一第二導電類型區，鄰接第二溝槽底部的第二第二導電類型區，以及布置在第一第二導電類型區和第二第二導電類型區之間的第三第二導電類型區。因此，即使在不能減小第一溝槽和第二溝槽之間的距離的情況下，也能有效緩解肖特基電極和第一導電類型區之間的界面處的電場。

優選地，在上述寬帶隙半導體器件中，襯底包括鄰接肖特基電極的外周的第四第二導電類型區。因此，可緩解肖特基電極外周處的電場強度。

制造根據本發明的寬帶隙半導體器件的方法包括如下步驟。制備具有主面并包括第一導電類型區和第二導電類型區的由寬帶隙半導體材料形成的襯底。在襯底的主面處形成具有與主面接續的側面以及與側面接續的底部的溝槽。形成肖特基電極，在襯底的主面和溝槽的側面處鄰接第一導電類型區，以及在溝槽的底部處鄰接第二導電類型區。在形成溝槽的步驟中，溝槽的側面形成為相對于襯底的主面傾斜。