[實(shí)用新型]一種具有復(fù)合溝槽結(jié)構(gòu)的碳化硅肖特基器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822141424.6
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN209981225U
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)世瑛;王金秋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海芯石半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型公開了一種具有復(fù)合溝槽結(jié)構(gòu)的碳化硅肖特基器件；該器件具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的溝槽，溝槽的頂部有P型摻雜區(qū)，溝槽側(cè)壁有絕緣層區(qū)，溝槽底部有P型摻雜區(qū)，溝槽底部P型摻雜區(qū)是由2個(gè)或多個(gè)摻雜的錯(cuò)位疊加刻蝕的溝槽底角構(gòu)成，較傳統(tǒng)溝槽型JBS肖特基器件，更容易實(shí)現(xiàn)深的、窄的、底角曲率半徑大的溝槽，優(yōu)化器件性能；另外，本實(shí)用新型的碳化硅肖特基器件的制程，與傳統(tǒng)的溝槽型JBS肖特基器件的制程兼容，容易實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及到碳化硅肖特基器件，主要涉及一種具有復(fù)合溝槽結(jié)構(gòu)的碳化硅肖特基器件。

背景技術(shù)

碳化硅材料作為第三代半導(dǎo)體材料，作為寬禁帶材料，其具有高擊穿電場強(qiáng)度、高導(dǎo)熱率、高飽和速度的特性，使碳化硅器件具有高壓、高速高效的“三高”特點(diǎn)，使其成為發(fā)展的新選擇。碳化硅肖特基器件屬于單極器件，其反向恢復(fù)時(shí)間極短，可廣泛應(yīng)用于高頻整流電路中，碳化硅肖特基器件具有低的正向飽和壓降的特點(diǎn)，功耗低，被廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)硅基肖特基器件，由于其反向工作電壓的局限性，一般只能做300V以下的產(chǎn)品，使其應(yīng)用范圍受限；而碳化硅肖特基器件反向工作電壓可以高達(dá)3300V，補(bǔ)充了肖特基器件的工作電壓范圍，即碳化硅肖特基器件擴(kuò)展了肖特基器件的應(yīng)用領(lǐng)域，使肖特基器件可以工作在更高的工作電壓范圍內(nèi)。碳化硅肖特基器件在600V-1700V的工作范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)的硅基快恢復(fù)二極管重疊，但碳化硅肖特基器件較硅基快恢復(fù)二極管比，具有更快的工作頻率、更小的功耗及小型化等優(yōu)點(diǎn)，碳化硅肖特基器件在性能上完勝硅基快恢復(fù)二極管，使碳化硅肖特基器件成為新寵。近二十年來，半導(dǎo)體行業(yè)的研究學(xué)者們及各國家的科技政策，都投入巨大的人力、物力，使其從理論成功的走進(jìn)了市場。但碳化硅材料的特點(diǎn)使其加工難度較大，如碳化硅材料的P/N型雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)低、材料高溫?fù)]發(fā)特性，使其形成PN結(jié)的難度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅基材料，摻雜需要高能注入摻雜技術(shù)、高溫退火技術(shù)才能形成的淺摻雜PN結(jié)的結(jié)構(gòu)。而這些技術(shù)難點(diǎn)通過從業(yè)技術(shù)人員的不斷努力，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上改進(jìn)、制造設(shè)備能力的不斷提升，難點(diǎn)逐漸解決。碳化硅硅肖特基器件以美國CREE、日本的ROHM、德國的INFINEON等為代表廠家，成功的將碳化硅器件市場化，并不斷更新的產(chǎn)品技術(shù)，成功的搶占了市場高地。碳化硅肖特基器件已經(jīng)更新發(fā)展了幾代產(chǎn)品，目前碳化硅肖特基器件以溝槽型JBS結(jié)構(gòu)為最新的產(chǎn)品技術(shù)，市場上的新一代溝槽型JBS結(jié)構(gòu)的碳化硅肖特基器件剖面示意圖如圖1所示，采用以多元胞重復(fù)單元結(jié)構(gòu)和邊緣隔離環(huán)結(jié)構(gòu)，但新一代碳化硅肖特基器件的P型島區(qū)，是在刻蝕槽區(qū)內(nèi)進(jìn)行P型注入摻雜，采用溝槽型的P型區(qū)設(shè)計(jì)，一定程度上克服了碳化硅材料摻雜雜質(zhì)注入深度淺和摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散推進(jìn)結(jié)深淺的問題，由槽深與注入深度的和決定P型區(qū)的體內(nèi)深度，深的P型區(qū)將電場的最強(qiáng)點(diǎn)引入體內(nèi)，提升耐壓能力，通常情況下是在溝槽的底部拐角位置電場最強(qiáng)，拐角處的曲率半徑影響電場分布，曲率半徑越大，電場分散，耐壓越高；為了獲得大的曲率半徑，刻蝕槽時(shí)要采用物理刻蝕和化學(xué)刻蝕混合刻蝕，物理刻蝕也稱各向異性刻蝕，可以縱向刻蝕，不影響刻蝕槽寬度，但溝槽底角的曲率半徑小；化學(xué)刻蝕，也稱各向同性刻蝕，可形成圓滑的槽底角，增加溝槽底角的曲率半徑，但導(dǎo)致溝槽寬度增加；溝槽型JBS結(jié)構(gòu)理論上追求的方向是窄的、深的、底角處曲率半徑大的P型區(qū)，而這樣P型區(qū)要求，采用現(xiàn)有的制造方法實(shí)現(xiàn)時(shí)存在相互制約關(guān)系，只能進(jìn)行折中處理，目前這種折中選擇成為進(jìn)一步提升的產(chǎn)品性能的制約。另外，目前的溝槽結(jié)構(gòu)的P型區(qū)，一般采用側(cè)壁與底部同時(shí)摻雜，注入需要實(shí)現(xiàn)注入角度變化掃描，或載片臺公轉(zhuǎn)加自傳來實(shí)現(xiàn)，對注入設(shè)備也提出更高的要求，同時(shí)由于存在側(cè)壁遮擋問題，影響了深溝槽的實(shí)現(xiàn)，溝槽越深對注入要求較高，因此溝槽越深對設(shè)備、工藝要求越高，難度越大。本實(shí)用新型提出的碳化硅肖特基器件，采用復(fù)合的溝槽結(jié)構(gòu)，可降低對注入設(shè)備的要求，同等制造能力條件下可實(shí)現(xiàn)底角處曲率半徑增大的、溝槽寬度不增加的溝槽，可得到更高反向工作耐壓的性能，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，同時(shí)本實(shí)用新型也提出了其制造方法，可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容