[發明專利]一種新型寬禁帶功率半導體器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201811501679.7
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109390336A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 李鵬;顏劍;譚在超;丁國華;羅寅;張玉明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學;蘇州鍇威特半導體有限公司
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L29/872;H01L21/8234
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

本發明涉及一種新型寬禁帶功率半導體器件及其制作方法，該器件包括第一導電型襯底、沉積在襯底之上的第一導電型外延層、位于外延層內部的第一和第二阱區、第一和第二阱區內具有第二導電型、設置于第一和第二阱區內的第一導電型注入區和第二導電型注入區、設置于第一和第二阱區內側的多個溝槽、設置在第一導電型注入區和第二導電型注入區上部的歐姆接觸電極、設置在溝槽一側的第二導電型摻雜層、設置在第二導電型摻雜層之間頂部的肖特基接觸電極，在溝槽中填充POLY柵，在POLY柵的周圍設能包裹住POLY柵的氧化層，在第一導電型襯底的底部設背面電極，在歐姆接觸電極、肖特基接觸電極和鈍化層的頂部設正面電極。本器件的反向損耗低，續流能力大。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件技術領域，尤其涉及一種新型寬禁帶功率半導體器件及其制作方法。

背景技術

隨著全球科技快速發展，在航天，核技術，能源，通信等領域對電力電子裝置提出了更高的要求，要求其能具有小尺寸、輕質化、高轉換效率和高溫高可靠性等更高特性，傳統的硅基器件已很難滿足上述需求，新材料，新結構的高性能功率半導體器件亟待開發，而寬禁帶半導體材料碳化硅，因其具有禁帶寬度大，飽和漂移速度高擊穿電場強熱導率高等優良特性，使其能在更極端惡劣的環境下，發揮高效穩定的能源轉換特性，成為目前解決新型能源變換裝置的最優選擇。

MOS開關器件是電力電子裝置中最核心部件，與硅基MOS相比，碳化硅MOS器件電流密度大，而與硅IGBT來說，碳化硅MOS器件沒有少子存儲效益，開關速度更快，且碳化硅材料本身具有高熱傳導系數，有利于減小模塊中的電容電感和散熱裝置從而減小整體設備的體積和質量，降低設備成本，提高設備的轉換效率。

然而碳化硅MOS器件也具有相應缺點，由于其寬禁帶寬度，其MOS體二極管導通壓降高，反向工作時，損耗大，而傳統做法在電力電子裝置中反并低導通壓降的SiC肖特基二極管，提高其反向續流能力，降低損耗。但這樣做額外增加了設備的體積和成本，不利于電力電子設備的小型化高功率密度化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型寬禁帶功率半導體器件及其制作方法，在該功率半導體器件體內集成結勢壘肖特基二極管（JBS），降低功率半導體器件體二極管導通電壓，降低器件反向損耗，提高其續流能力。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種新型寬禁帶功率半導體器件，包括第一導電型襯底、沉積在襯底之上的第一導電型外延層、位于外延層內部的第一和第二阱區、第一和第二阱區內具有第二導電型、設置于第一和第二阱區內的第一導電型注入區和第二導電型注入區、設置于第一和第二阱區內側的多個溝槽、設置在第一導電型注入區和第二導電型注入區上部的歐姆接觸電極、設置在溝槽一側的第二導電型摻雜層、設置在第二導電型摻雜層之間頂部的肖特基接觸電極，溝槽向襯底方向延伸，在溝槽中填充POLY柵，在POLY柵的周圍設置能包裹住POLY柵的氧化層，在歐姆接觸電極和肖特基接觸電極之間設置一鈍化層，在第一導電型襯底的底部設置背面電極，在歐姆接觸電極、肖特基接觸電極和鈍化層的頂部設置正面電極。

作為本發明的一種改進， 所述第二導電型摻雜層采用角度注入第一導電型外延層內，第二導電型摻雜層對POLY柵形成半包結構。

作為本發明的一種改進， 所述第二導電型摻雜層注入的角度范圍為22°-45°。

作為本發明的一種改進， 所述第一導電型注入區和第二導電型注入區均位于第一和第二阱區的頂部，歐姆接觸電極與第一導電型注入區和第二導電型注入區的表面相接觸，歐姆接觸電極覆蓋第二導電型注入區的整個表面，第二導電型注入區覆蓋第一導電型注入區的一部分表面，鈍化層覆蓋第一導電型注入區的剩余部分表面。

作為本發明的一種改進， 所述鈍化層覆蓋住POLY柵及其周圍的氧化層的整個上表面。

作為本發明的一種改進， 所述肖特基接觸電極與第二導電型摻雜層的表面相接觸。