[發明專利]具有塊狀溝槽和埋層的浮動結碳化硅SBD器件

有效

• 申請號: 201410166403.3
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN104201212B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 宋慶文;楊帥;湯曉燕;張藝蒙;賈仁需;張玉明;王悅湖
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，尤其涉及一種具有塊狀溝槽和埋層的浮動結碳化硅SBD器件。

背景技術

半導體材料在過去幾十年發生了巨大的飛躍，寬禁帶半導體材料是以碳化硅、氮化鎵等材料為代表的第三代半導體材料，在這其中尤其以碳化硅材料著稱，碳化硅材料在二十世紀八九十年代就開始走入人們的研究視線，并且尤以近十幾年出現飛速的發展。碳化硅技術逐漸趨于成熟，步入市場，很多碳化硅技術都已經產業化。碳化硅材料比Si具有更優良的電學性能，這使它十分適合于高壓、大功率以及高頻等領域。而它的發展步伐已經超過其他寬禁帶半導體，比其他寬禁帶半導體有更廣泛的應用。

SiC材料禁帶寬度大，可達到3eV以上。臨界擊穿電場可達到2MV/cm以上，比。SiC材料熱導率高(4.9W/cm.K左右)，并且器件耐高溫，比Si更適合于大電流器件。SiC載流子壽命短，只有幾納秒到幾百納秒。SiC材料的抗輻照特性也十分優秀，輻射引入的電子-空穴對比Si材料要少得多。因此，SiC優良的物理特性使得SiC器件在航空航天電子，高溫輻射惡劣環境、軍用電子無線通信、雷達、汽車電子、大功率相控陣雷、射頻RF等領域有廣泛的應用，并且在未來的新能源領域有極其良好的應用前景。

浮動結結構可以將相同摻雜濃度下的器件的擊穿電壓提高近一倍，SiC浮動結器件已經在實驗室由T Hatakeyama等人首次制造成功。肖特基二極管中由于其低壓降和大電流在功率器件中被廣泛應用。為了實現更大的電流，90年代就有人提出了SiC溝槽式的肖特基二極管(TSBD)。溝槽式的肖特基二極管大大增加了肖特基接觸的面積，實現了更低的壓降和更大的電流。

但是浮動結碳化硅肖特基二極管(SiC FJ-SBD)，在器件的外延層中引入的埋層，變窄了正向導通電流的導電溝道，器件的正向導通電流變小，常規的條形埋層使浮動結處的導電溝道的占空比不高。而溝槽式SiC SBD的溝槽拐角處導致了器件在反向電壓的作用下引入峰值電場，降低了器件的擊穿電壓。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本創作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有塊狀溝槽和埋層的浮動結碳化硅SBD器件，用以克服上述技術缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種具有塊狀溝槽和埋層的浮動結碳化硅SBD器件，其包括金屬、SiO₂隔離介質、溝槽、一次N^-外延層、P⁺離子注入區、二次N^-外延層、N⁺襯底區和歐姆接觸區，

所述P+離子注入區處于二次N^-外延層的表面，溝槽與P⁺離子注入區上下對齊，形狀相同，或者與P⁺離子注入區上下對齊，形狀相同，浮動結采用圓形、橢圓形或六棱形的塊狀埋層。

進一步，所述溝槽與P⁺離子注入區形狀相同，面積相等，且溝槽與此溝槽下方的塊狀P⁺離子注入區的邊緣對齊。

進一步，所述的溝槽與非P⁺離子注入區形狀相同，面積相等，且溝槽與此溝槽下方的非P⁺離子注入區的邊緣對齊。

進一步，所述P⁺離子注入區采用圓形或橢圓形的塊狀埋層，圓形或橢圓形的排列方式包括多行平行排列的圓形或橢圓形、多行交錯排列的圓形或橢圓形。

進一步，所述P⁺離子注入區采用六棱形的塊狀埋層，六棱形的排列方式包括多行平行排列的六棱形、多行交錯排列六棱形和和蜂巢狀排列的六棱形。

進一步，所述P+離子注入區采用方形的塊狀埋層，方形的排列方式包括多行平行排列的方形、不相鄰交錯排列的方形和相鄰交錯排列的方形。

進一步，所述溝槽的深度為1～3μm。

進一步，P⁺離子注入區的摻雜濃度為1x10¹⁷cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，厚度為0.4～0.6μm。

進一步，所述N^-外延層最上端到底面的厚度為20μm，其中摻雜濃度為1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3，一次N^-外延層的厚度為5～15μm。