[發(fā)明專利]一種SiC MPS二極管器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010734370.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN111799336B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何艷靜;劉延聰;胡彥飛;袁昊;湯曉燕;宋慶文;張玉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/868
• 分類號(hào): H01L29/868;H01L29/872;H01L21/329;H01L29/06;H01L29/16
• 代理公司: 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 徐云俠

本發(fā)明公開了一種SiC MPS二極管器件及其制備方法，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，包括自下而上依次設(shè)置的陰極、N+襯底、N?外延層、P+注入?yún)^(qū)和陽(yáng)極，其特征在于，兩個(gè)所述P+注入?yún)^(qū)之間設(shè)置有溝槽結(jié)構(gòu)，在溝槽結(jié)構(gòu)兩側(cè)與P+注入?yún)^(qū)之間分別設(shè)有N+注入?yún)^(qū)，且所述N+注入?yún)^(qū)將P+注入?yún)^(qū)包圍在內(nèi)，形成阱結(jié)構(gòu)；本發(fā)明SiC MPS二極管器件設(shè)有溝槽結(jié)構(gòu)，集成了溝槽結(jié)構(gòu)的SiC MPS二極管器件可以促使PiN結(jié)構(gòu)與肖特基結(jié)構(gòu)體內(nèi)電勢(shì)在器件正向?qū)〞r(shí)更加均勻，接近PiN體內(nèi)電勢(shì)分布情況，有效抑制器件出現(xiàn)壓降急速返回的現(xiàn)象，在溝槽型SiC MPS二極管的基礎(chǔ)上，在原有的PiN二極管上多進(jìn)行一次N+注入，目的是提高PiN晶體管注入效率，提高器件的浪涌能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SiC MPS二極管器件及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著電力電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)系統(tǒng)中的功率器件提出了更高的要求。Si基電力電子器件由于材料本身的限制已無法滿足系統(tǒng)應(yīng)用的要求。碳化硅(SiC)材料作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，在諸多特性上均遠(yuǎn)好于Si 材料。

SiC功率系統(tǒng)中，一個(gè)好的整流器需要小開啟電壓、大導(dǎo)通電流、低漏電流，高擊穿電壓以及高開關(guān)速度，而同時(shí)具有這些特點(diǎn)是我們追求的最理想目標(biāo)。MPS(Merged PiN/Schottky)便是一種結(jié)合了PiN和SBD優(yōu)點(diǎn)的器件，該結(jié)構(gòu)的正向特性類似于SBD，具有小開啟電壓、大導(dǎo)通電流、快開關(guān)速度；而反向特性則更像PiN二極管，具有低漏電流、高擊穿電壓。采用MPS結(jié)構(gòu)可使我們靈活地選擇勢(shì)壘低的金屬作為肖特基接觸而不用擔(dān)心反向漏電流會(huì)增加。此外，SiC材料的優(yōu)良性能與MPS結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合能發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，也成為當(dāng)今功率整流器件發(fā)展的趨勢(shì)。

SiC MPS二極管器件存在的問題：目前的SiC MPS二極管，在開啟時(shí)會(huì)出現(xiàn)正向電流回跳現(xiàn)象，稱為“snapback”，同時(shí)雙極退化會(huì)導(dǎo)致器件正向功能退化。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種SiC MPS二極管器件及其制備方法，進(jìn)行N+注入的溝槽型SiC MPS二極管器件，可以有效抑制正向電流回跳現(xiàn)象的產(chǎn)生，增加器件的注入效率。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種SiC MPS二極管器件，包括自下而上依次設(shè)置的陰極、N+襯底、N-外延層、P+注入?yún)^(qū)和陽(yáng)極，兩個(gè)所述P+注入?yún)^(qū)之間設(shè)置有溝槽結(jié)構(gòu)，所述溝槽結(jié)構(gòu)上淀積有肖特基金屬，所述溝槽結(jié)構(gòu)的深度小于所述P+注入?yún)^(qū)的深度，所述P+注入?yún)^(qū)表面為歐姆接觸界面；

所述溝槽結(jié)構(gòu)與所述P+注入?yún)^(qū)之間分別設(shè)有N+注入?yún)^(qū)，所述N+注入?yún)^(qū)將對(duì)應(yīng)位置的所述P+注入?yún)^(qū)包圍在內(nèi)，形成阱結(jié)構(gòu)，所述N+注入?yún)^(qū)的邊緣位于溝槽結(jié)構(gòu)上，但不被肖特基金屬覆蓋。

優(yōu)選地，所述溝槽結(jié)構(gòu)的寬度為1～2μm，深度為0.5～0.8μm。

優(yōu)選地，所述P+注入?yún)^(qū)的深度為0.8～2μm，溝槽結(jié)構(gòu)的邊緣與P+注入?yún)^(qū)間距為0.2～0.8μm。

優(yōu)選地，所述N+注入?yún)^(qū)的注入濃度高于所述N-外延層濃度。

優(yōu)選地，所述N+注入?yún)^(qū)深度為3～4μm。

優(yōu)選地，所述肖特基金屬為Ti或者Ni。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述SiC MPS二極管器件的制備方法，包括以下步驟：

S1、在N+襯底上通過外延生長(zhǎng)形成N-外延層，通常將形成N-外延層的整體結(jié)構(gòu)稱為外延片；

S2、在N-外延層上制備SiO₂掩模層，用光刻刻蝕工藝形成掩模圖形，通過N離子注入手段形成N+注入?yún)^(qū)；

S3、清洗掉注入掩模層，在表面形成新的掩模層，用光刻刻蝕工藝形成掩模圖形，通過Al離子注入手段形成P+注入?yún)^(qū)；