[實用新型]一種碳化硅異質結二極管功率器件

有效

• 申請號: 201921298232.4
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN210325811U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 吳昊;佟俊宏;陳然;黃興;陳欣璐
• 申請（專利權）人: 派恩杰半導體（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種碳化硅異質結二極管功率器件。異質結二極管利用不同的半導體材料的能帶隙，其性能非常接近理想二極管，對半導體技術具有重大影響。相比于傳統碳化硅SBD和PiN二極管而言具有更小的導通壓降，且可以在異質結層上通過不同的摻雜形成不同的勢壘差隨即獲得不同的導通壓降。因此本實用新型有助于大幅降低功率二極管的開通損耗。且本實用新型在減小二極管正向導通壓降的同時對二極管的反向擊穿電壓不產生或僅產生極小的影響。

技術領域

本實用新型涉及半導體器件，具體涉及一種碳化硅異質結半導體器件。

背景技術

在功率器件領域，相比于傳統材料Si，SiC材料具有更寬的禁帶寬度，器件的耐壓特性和耐高溫特性會更為優秀。碳化硅器件的耐擊穿性能優異，因此在相同電學性能要求下，碳化硅器件可擁有比硅基器件更薄的厚度。同時碳化硅器件具有更小的導通電阻，從而可以降低正向導通損耗，提高轉換效率。

肖特基二極管（SBD) 導通壓降低，有良好的開關特性。其開關頻率很高，反向恢復峰值電流很小，此外溫度和正向電流對其器件性能的影響基本可以忽略。但 SBD 的反向阻斷特性較差，大多不高于60V，最高僅約100V，從而使 SBD 很難應用于高壓領域。PiN 二極管的阻斷電壓相對SBD來說較高，同時有較低的反向漏電，能夠滿足在高壓環境下的應用需求。然而在高頻電路中，PiN 二極管反向恢復的時間長，峰值電流大，能耗較高。

發明內容

針對以上技術缺陷，本實用新型提供一種碳化硅異質結二極管功率器件。異質結二極管利用不同的半導體材料的能帶隙，其性能非常接近理想二極管，對半導體技術具有重大影響。相比于傳統碳化硅SBD 和PiN二極管而言具有更小的導通壓降，且可以在異質結層上通過不同的摻雜形成不同的勢壘差隨即獲得不同的導通壓降。因此本實用新型有助于大幅降低功率二極管的開通損耗。且本實用新型在減小二極管正向導通壓降的同時對二極管的反向擊穿電壓不產生或僅產生極小的影響。

實現本實用新型的技術方案為：

第一導電類型的碳化硅半導體本體，從下到上依次包括：第一導電類型高摻襯底區（11）、第一導電類型漂移區（12），沿異質結接觸面呈現不同摻雜濃度的且摻雜濃度周期變化的第一導電類型摻雜區（115）以及其中間隔摻雜的注入更深第二導電類型摻雜區（116），摻雜可變的異質結層（13），其中異質結層與半導體本體一起沿著接觸面構成異質結。

其中，在異質結接觸面處存在第一導電類型低摻雜區（12）、至少一個第一類型高摻雜區（115）和至少一個更深摻雜的第二導電類型摻雜區（116）。其中在異質結接觸面處的第一導電類型摻雜區（115）與第二導電類型摻雜區（116）濃度約為1e16~1e19cm^-3。

其中，在第一導電類型摻雜區（115）、第二導電類型摻雜區（116）和異質結層（13）接觸面設有接觸勢壘，其勢壘高度在0.3eV到2.7eV之間。且用于構造異質結層（13）的材料可為多晶硅、晶體鍺、石墨烯。

如上所述，當第一型導電類型為N型摻雜時第二導電類型為P型摻雜，第一型導電類型為P型摻雜時第二導電類型為N型摻雜。

附圖說明

圖1為本實用新型碳化硅異質結二極管實施例一的橫截面圖。

圖2為本實用新型碳化硅異質結二極管實施例二的橫截面圖。

圖3為本實用新型碳化硅異質結二極管實施例三的橫截面圖。

圖4為本實用新型碳化硅異質結二極管實施例四的橫截面圖。

具體實施方式