[發明專利]一種SiC肖特基二極管三階斜臺面結終端結構

有效

• 申請號: 202010092906.6
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111180528B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 陳偉中;秦海峰;許峰;黃義;賀利軍;張紅升
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/40
• 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

本發明涉及一種SiC肖特基二極管三階斜臺面結終端結構，屬于半導體功率器件技術領域。該三階斜臺面結終端結構包括陽極金屬Ni接觸區、三階斜臺面金屬Ni場板、氮化層Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、氧化層SiOsubgt;2/subgt;、N?低濃度外延層、N+高濃度襯底、陰極金屬Ni接觸區。該結終端結構特點在于：陽極金屬Ni接觸區1和三階斜臺面金屬Ni場板短接在一起，分別作為元胞區陽極和結終端金屬場板。氧化層SiOsubgt;2/subgt;夾在氮化層Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;中間，形成三明治結構。本發明在保證器件的正向導通性能不改變的前提下，通過利用三階斜臺面場板結終端區結構，能夠有效地提高器件的反向擊穿電壓。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，涉及一種SiC肖特基二極管三階斜臺面結終端結構。

背景技術

新一代半導體材料碳化硅(SiC)材料具有很多優點，如禁帶寬度很大、臨界擊穿場強很高、熱導率很大、飽和電子漂移速度很高和介電常數很低。首先大的禁帶寬度，如4H-SiC其禁帶寬度為3.26eV，是硅材料禁帶寬度的三倍多，這使得器件能耐高溫并且能發射藍光；高的臨界擊穿場強，碳化硅的臨界擊穿場強(2-4MV/cm)很高，4H-SiC的臨界擊穿場強為2.2MV/cm，這要高出Si和GaAs一個數量級，所以碳化硅器件能夠承受高的電壓和大的功率；大的熱導率，熱導率是Si的3.3倍和GaAs的10倍，熱導率大，器件的導熱性能就好，集成電路的集成度就可以提高，但散熱系統卻減少了，進而整機的體積也大大減小了；高的飽和電子漂移速度和低的介電常數能夠允許器件工作在高頻、高速下。

近年來隨著需求增長具有更高的工作頻率、更小的元胞尺寸和更低功耗的SiC肖特基二極管(SBD)的應用范圍不斷擴大。SiC肖特基二極管的典型應用包括整流電路、電源保護電路、電壓箝位電路等。此外，SiC肖特基二極管的反向恢復時間比快恢復二極管或超快恢復二極管還要小，正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖，因而它是高頻電路、超高速開關電路的理想器件。

SiC肖特基二極管由于在結邊緣具有嚴重的不連續性，所以會在結的邊、角這些部位存在曲率，使得在半導體器件表面的電力線要比體內的電力線密集很多，產生電場集邊效應。所以在實際情況下，SiC肖特基二極管結的邊緣電場強度要比體內高很多，導致器件發生提前擊穿，嚴重影響了SiC肖特基二極管的反向阻斷特性。

使用一階臺面金屬場板SiC肖特基二極管能夠有效提高器件的反向擊穿電壓。一階臺面金屬場板對介質中的電荷具有吸附作用，所以該終端技術對器件界面電荷，尤其對可動的界面電荷不是很敏感。缺點主要是場板外邊緣的電場比較集中，電場強度比較大，擊穿容易提前在該處表面發生，且對介質層的要求很高。另外，場板的實際效果與場板的長度和氧化層的厚度有關。當氧化層厚度較薄且襯底摻雜較低時，擊穿通常發生在場板的外邊緣。當氧化層厚度較厚時，擊穿通常發生在場板內側。同時，一階臺面金屬場板SiC肖特基二極管還存在場板邊緣處與外延層的電位相差很大的缺點，導致場板邊緣處的電場強度較大，在較低反向偏壓下，器件容易發生提前擊穿，而且擊穿點有可能發生在器件表面處，因此對介質層的質量有較高的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種SiC肖特基二極管三階斜臺面結終端結構，使用此結終端技術能夠有效彌補一階臺面金屬場板的缺點，提高SiC肖特基二極管的反向擊穿電壓。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種SiC肖特基二極管三階斜臺面結終端結構，包括