[發明專利]具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201810229695.9
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108336152A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 陳顯平;張小辛;李輝;羅厚彩;檀春健;王少剛;王黎明
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：該器件包含碳化硅襯底(101)、第一外延層(201)、P型離子注入區(203)、第二外延層(301)、溝槽結構(302)、終端區絕緣介質隔離層(401)，肖特基金屬層(501)及金屬電極(502)；

所述碳化硅襯底(101)、第一外延層(201)、第二外延層(301)和肖特基金屬層(501)自下而上依次層疊設置，所述P型離子注入區(203)呈一定間隔嵌入在第一外延層(201)的上表面，所述P型離子注入區(203)與第一外延層(201)的上表面齊平且與所述第二外延層(301)的下表面接觸；

所述第二外延層(301)的兩側外表面與所述碳化硅襯底(101)和第一外延層(201)的兩側外表面齊平，所述溝槽結構(302)間隔一定距離嵌入在所述第二外延層(301)的上表面，且所述溝槽結構(302)在的位置與所述P型離子注入區(203)的位置一一對應；

所述溝槽結構(302)內壁設置絕緣介質層(304)，所述絕緣介質層(304)內填充有導電材料(305)，所述溝槽結構(302)、絕緣介質層(304)和導電材料(305)的上表面均與所述第二外延層(301)的上表面齊平；

所述終端區絕緣介質隔離層(401)設置在所述第二外延層(301)上表面的兩側，兩側的所述終端區絕緣介質隔離層(401)分別至少與一個所述溝槽結構(302)的上表面接觸，所述金屬電極(502)貼合在所述肖特基金屬層(501)和終端區絕緣介質隔離層(401)的上表面，且所述金屬電極(502)的兩側表面不超過所述終端區絕緣介質隔離層(401)的兩側表面。

2.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述碳化硅襯底(101)為N⁺型碳化硅導電襯底，其摻雜濃度為1×10¹⁹～1×10²⁰cm^-3。

3.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述第一外延層(201)和第二外延層(301)均為N^-型碳化硅外延層，所述第一外延層(201)的厚度為4～20μm，離子摻雜濃度為5×10¹⁴～1×10¹⁷cm^-3，所述第二外延層(301)的厚度為5～20μm，摻雜濃度為5×10¹⁴～1×10¹⁷cm^-3。

4.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述P型離子注入區(203)的形狀為圓形或方形，且注入離子為鋁，注入濃度為1×10¹⁷～1×10¹⁹cm^-3。

5.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述溝槽結構(302)的寬度為1～4μm，深度為1～5μm，所述絕緣介質層(304)采用SiO2制成，所述絕緣介質層(304)的厚度為50～500μm，除與所述終端區絕緣介質隔離層(401)接觸的所述溝槽結構(302)外，其余所述溝槽結構(302)的寬度與所述P型離子注入區(203)的寬度相同，且所述溝槽結構(302)的俯視形狀為矩形、五邊形、五邊以上的多邊形及圓形中的一種或多種組合，所述溝槽結構的排列方式為等距排列、錯位排列或者兩種排列的混合。

6.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述終端區絕緣介質隔離層(401)采用SiO2制成，所述終端區絕緣介質隔離層(401)覆蓋的溝槽結構(302)至少一個，且所述終端區絕緣介質隔離層(401)所覆蓋的溝槽結構(302)之間的間距以及寬度與覆蓋區外的溝槽結構(302)之間的間距以及寬度不同。

7.根據權利要求1所述的具有浮動結的溝槽型碳化硅SBD器件，其特征在于：所述肖特基金屬層(501)采用Ti、Pt、Ni、Cr、W、Mo或Co制成。