[實用新型]一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結構

有效

• 申請號: 201820101139.9
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN211480041U
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 袁俊;徐妙玲
• 申請（專利權）人: 北京世紀金光半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/24
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 張宇鋒

本實用新型公開了一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結構，所述元胞結構的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壁通過一定角度的P?Plus注入形成一圈P?Plus結構，然后在多級深溝槽中填入絕緣介質、多晶硅或金屬，當填充物為所述多晶硅或金屬時，多晶硅或金屬與肖特基區的肖特基接觸金屬相連。本申請通過在碳化硅SBD器件元胞中設置從上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結構和與其相連P Plus結構，構造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設計時單一寬度的溝槽結構導致的器件正向導通阻抗與肖特基區耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進一步增強SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向導通阻抗。

技術領域

本實用新型屬于H01L 27/00類半導體器件技術領域，具體涉及一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結構。

背景技術

SiC作為近十幾年來迅速發展的寬禁帶半導體材料，與其它半導體材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有寬禁帶、高熱導率、高載流子飽和遷移率、高功率密度等優點。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成為可能。自20世紀90年代以來，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在開關穩壓電源、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，其擊穿電壓和導通電阻的優化設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通電阻，特別是平面型JBS器件，高耐壓設計時由于P PLUS區的注入深度受到工藝設備的限制，很難實現1um以上結深的P PLUS注入。業界針對這一問題提出了采用溝槽式SBD的結構，可以實現較深的P PLUS區構造。然而單一寬度溝槽的SBD結構在溝槽深度與器件正向導通阻抗之間需要折中考慮，而在溝槽間距和溝槽間肖特基區的耐壓和表面電場強度之間也需要折中考慮，這給高耐壓SBD器件的設計帶來矛盾。本實用新型的目的就是提出了一種新穎的多級式溝槽結構，構造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設計時單一寬度的溝槽結構導致的器件正向導通阻抗與肖特基區耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進一步增強SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向導通阻抗。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結構，其通過在碳化硅SBD器件元胞中結合上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結構和與其相連P Plus結構，構造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設計時單一寬度的溝槽結構導致的器件正向導通阻抗與肖特基區耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進一步增強SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向導通阻抗。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種具有多級溝槽的碳化硅SBD器件元胞結構，所述元胞結構的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壁通過一定角度的P-Plus注入形成一圈P-Plus結構，然后在多級深溝槽中填入絕緣介質、多晶硅或金屬，當填充物為所述多晶硅或金屬時，多晶硅或金屬與肖特基區的肖特基接觸金屬相連。

進一步，所述多級深溝槽由ICP，RIE或激光燒孔工藝制作而成。

進一步，所述金屬為鎢或鈦。

本實用新型具有以下有益技術效果：

本申請通過在碳化硅SBD器件元胞中結合上到下寬度依次遞減的多級深溝槽結構和與其相連P Plus結構，構造出一種新穎的溝槽式SBD器件，能避免器件設計時單一寬度的溝槽結構導致的器件正向導通阻抗與肖特基區耐壓及表面電場可靠性之間的矛盾，進一步增強SBD器件的耐壓能力的同時保持較低的正向導通阻抗。

附圖說明