[發明專利]一種新型的溝槽型MOS勢壘肖特基接觸超勢壘整流器

在審

• 申請號: 202010500880.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111668314A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 陳文鎖;孫啟明;冉晴月;高聞浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種新型的溝槽型MOS勢壘肖特基接觸超勢壘整流器，包括下電極層、重摻雜第一導電類型襯底層、輕摻雜第一導電類型外延層、頂部溝道、肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列和上電極層。所述新型的溝槽型MOS勢壘肖特基接觸超勢壘整流器屬于超級勢壘整流器類型，其肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列部分能夠使該器件獲得更好的電性性能和熱穩定性，其頂部溝道能夠使該器件獲得更好的正向浪涌可靠性能力并減小導通電阻。

技術領域

本發明涉及功率半導體電力電子器件技術領域，具體是一種新型的溝槽型MOS勢壘肖特基接觸超勢壘整流器。

背景技術

額定電壓低于幾百伏的功率半導體整流器被廣泛用于電源，電源轉換器，電信和其他便攜式應用中。

平面肖特基勢壘二極管(SBD)由于正向電壓低和反向恢復快而通常用作整流器件。但是當SBD在高溫下運行時，由于鏡像力勢壘降低效應而導致不希望有的高反向漏電流，并且隨著擊穿電壓的增加，(特定)導通電阻急劇增加。

已經開發了幾種技術來克服平面SBD的限制。其中一種改進是結型勢壘肖特基(JBS)整流器，它將肖特基勢壘區與PN結柵網結合在一起，在反向偏置下會形成一個擴展的空間電荷區，以減少由鏡像電荷引起的肖特基勢壘降低。因此，獲得了更高的擊穿電壓和較低的反向漏電流。但是，由于引入了P區域，JBS難以按比例縮小并且顯示出高的正向電壓，這減小了導電的有效面積。

另一個改進是溝道MOS勢壘肖特基(TMBS)整流器。它也使用了JBS的概念，即用MOS溝道代替PN結柵極來夾斷電場。引入MOS溝道以增強漂移區的電場，同時降低表面電場TMBS具有較低的反向漏電流和較低的正向電壓。TMBS技術由于其高性能和簡單的制造工藝而得到了廣泛的發展和商業化。然而，直接肖特基接觸的鏡像力勢壘降低效應和可靠性仍然存在于TMBS中。

肖特基接觸式超級勢壘整流器(SSBR)通過擊穿電壓為數十伏的仿真和實驗結果進行了驗證。SSBR在簡單的制造工藝，低的正向電壓，低的反向漏電流和高溫可靠性方面顯示出良好的性能。

現有技術中的種肖特基接觸超級勢壘整流器，由于肖特基接觸的存在，使得器件在大電流條件下沒有電導調制效應，而只能依靠多數載流子導通，從而大電流條件下的正向導通壓降大，導致器件的正向浪涌可靠性能力較低。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種新型的溝槽型MOS勢壘肖特基接觸超勢壘整流器，包括下電極層、重摻雜第一導電類型襯底層、輕摻雜第一導電類型外延層、頂部溝道、肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列和上電極層。

所述重摻雜第一導電類型襯底層覆蓋于下電極層之上

所述輕摻雜第一導電類型外延層覆蓋于重摻雜第一導電類型襯底層之上

所述頂部溝道覆蓋于輕摻雜第一導電類型外延層上的部分表面；

所述肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列覆蓋于輕摻雜第一導電類型外延層之上的部分表面；

所述上電極層覆蓋于頂部溝道和肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列之上。

所述上電極層與肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列之間的接觸至少其中一部分接觸為肖特基接觸。

進一步，所述頂部溝道為一種具有厚的底部氧化物的頂部豎直MOS溝道。

進一步，所述頂部溝道、肖特基接觸超級勢壘整流器元包序列均由一個或多個重復的結構單元構成。