[發(fā)明專利]一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810059253.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108063167A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁俊;徐妙玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/24
• 代理公司: 北京中創(chuàng)陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11003
• 代理人: 張宇鋒

本發(fā)明公開了一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結(jié)構(gòu)，所述元胞結(jié)構(gòu)的N?外延層中刻蝕有若干從上到下寬度依次遞減的多級深溝槽；所述多級深溝槽的底部及側(cè)壁通過一定角度的P?Plus注入形成一圈P?Plus結(jié)構(gòu)，然后在多級深溝槽中填入絕緣介質(zhì)、多晶硅或金屬，當(dāng)填充物為所述多晶硅或金屬時，多晶硅或金屬與肖特基區(qū)的肖特基接觸金屬相連。本申請通過在碳化硅SBD器件元胞中設(shè)置從上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結(jié)構(gòu)和與其相連P Plus結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設(shè)計時單一寬度的溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的器件正向?qū)ㄗ杩古c肖特基區(qū)耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進(jìn)一步增強(qiáng)SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向?qū)ㄗ杩埂?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于H01L 27/00類半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

SiC作為近十幾年來迅速發(fā)展的寬禁帶半導(dǎo)體材料，與其它半導(dǎo)體材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和遷移率、高功率密度等優(yōu)點。SiC可以熱氧化生成二氧化硅，使得SiC MOSFET及SBD等功率器件和電路的實現(xiàn)成為可能。自20世紀(jì)90年代以來，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在開關(guān)穩(wěn)壓電源、高頻加熱、汽車電子以及功率放大器等方面取得了廣泛的應(yīng)用。

目前，碳化硅肖特基二極管(Schottky barrier diodes，以下簡稱SBD)器件，尤其是高壓SBD器件，其擊穿電壓和導(dǎo)通電阻的優(yōu)化設(shè)計是互相影響和相互矛盾的，獲得高擊穿電壓一般就很難獲得低的導(dǎo)通電阻，特別是平面型JBS器件，高耐壓設(shè)計時由于P PLUS區(qū)的注入深度受到工藝設(shè)備的限制，很難實現(xiàn)1um以上結(jié)深的P PLUS注入。業(yè)界針對這一問題提出了采用溝槽式SBD的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)較深的P PLUS區(qū)構(gòu)造。然而單一寬度溝槽的SBD結(jié)構(gòu)在溝槽深度與器件正向?qū)ㄗ杩怪g需要折中考慮，而在溝槽間距和溝槽間肖特基區(qū)的耐壓和表面電場強(qiáng)度之間也需要折中考慮，這給高耐壓SBD器件的設(shè)計帶來矛盾。本發(fā)明的目的就是提出了一種新穎的多級式溝槽結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設(shè)計時單一寬度的溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的器件正向?qū)ㄗ杩古c肖特基區(qū)耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進(jìn)一步增強(qiáng)SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向?qū)ㄗ杩埂?/p>

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結(jié)構(gòu)，其通過在碳化硅SBD器件元胞中結(jié)合上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結(jié)構(gòu)和與其相連P Plus結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設(shè)計時單一寬度的溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的器件正向?qū)ㄗ杩古c肖特基區(qū)耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進(jìn)一步增強(qiáng)SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向?qū)ㄗ杩埂?/p>

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結(jié)構(gòu)，所述元胞結(jié)構(gòu)的N-外延層中刻蝕有若干從上到下寬度依次遞減的多級深溝槽；所述多級深溝槽的底部及側(cè)壁通過一定角度的P-Plus注入形成一圈P-Plus結(jié)構(gòu)，然后在多級深溝槽中填入絕緣介質(zhì)、多晶硅或金屬，當(dāng)填充物為所述多晶硅或金屬時，多晶硅或金屬與肖特基區(qū)的肖特基接觸金屬相連。

進(jìn)一步，所述多級深溝槽由ICP，RIE或激光燒孔工藝制作而成。

進(jìn)一步，所述金屬為鎢或鈦。

本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

本申請通過在碳化硅SBD器件元胞中結(jié)合上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結(jié)構(gòu)和與其相連P Plus結(jié)構(gòu)，構(gòu)造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設(shè)計時單一寬度的溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的器件正向?qū)ㄗ杩古c肖特基區(qū)耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進(jìn)一步增強(qiáng)SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向?qū)ㄗ杩埂?/p>

附圖說明