[發明專利]基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管

有效

• 申請號: 202110025615.X
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112838131B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 夏華忠;黃傳偉;李健;諸建周;呂文生;談益民
• 申請（專利權）人: 江蘇東海半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 郭成文

本發明涉及一種半導體器件，尤其是一種基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管。按照本發明提供的技術方案，所述基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管，在所述肖特基二極管的截面上，包括半導體襯底以及設置于所述半導體襯底上的P型阱區，在所述P型阱區的一側設置負極區結構，在所述P型阱區的另一側設置正極區結構，且P型阱區與位于所述P型阱區上的柵結構區接觸，在所述柵結構區上設置柵極金屬，所述柵極金屬與柵結構區歐姆接觸。本發明有效地降低該半導體器件的開關損耗和提高其開關速度，還可以實現MOS柵溝道控制肖特基二極管的開關，進而提高肖特基二極管的電學性能。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，尤其是一種基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管。

背景技術

碳化硅（SiC）材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿場強高、熱導率大、飽和電子漂移速度高和介電常數低等優點，被廣泛應用于高頻、大功率、耐高溫、抗輻射等電子器件中。

碳化硅肖特基二極管具有多數導電載子，當施加正向偏壓，該碳化硅肖特基二極管具有低導通電壓，當施加電壓從正向導通向反向阻斷轉換時，幾乎沒有反向恢復電流，可以快速恢復，但在逆向偏壓下由于肖特基勢壘降低效應，會產生嚴重的漏電流現象。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管，其有效地降低該半導體器件的開關損耗和提高其開關速度，還可以實現MOS柵溝道控制肖特基二極管的開關，進而提高肖特基二極管的電學性能。

按照本發明提供的技術方案，所述基于碳化硅平面型MOS結構的肖特基二極管，在所述肖特基二極管的截面上，包括半導體襯底以及設置于所述半導體襯底上的P型阱區，在所述P型阱區的一側設置負極區結構，在所述P型阱區的另一側設置正極區結構，且P型阱區與位于所述P型阱區上的柵結構區接觸，在所述柵結構區上設置柵極金屬，所述柵極金屬與柵結構區歐姆接觸。

所述負極區結構包括與P型阱區接觸的N型輕摻雜負極區、位于所述N型輕摻雜負極區內的N型重摻雜負極區以及位于所述N型重摻雜負極區正上方的負極金屬層，所述負極金屬層與N型重摻雜負極區歐姆接觸。

所述正極區結構包括與P型阱區的N型輕摻雜正極區、位于所述N型輕摻雜正極區內的正極金屬區以及位于正極金屬區上方的正極金屬層，所述正極金屬層與正極金屬區電連接。

所述柵結構區包括多晶硅層以及位于所述多晶硅層下方的高介電常數絕緣層，所述多晶硅層與柵極金屬層歐姆接觸。

所述半導體襯底包括SiC襯底。

所述負極金屬層與柵極金屬層為同一工藝層，負極金屬層、柵極金屬層包括銅或鋁。

所述正極金屬層、柵極金屬層為同一工藝層，正極金屬層、柵極金屬層包括銅或鋁。

本發明的優點：過采用N型輕摻雜正極取、N型輕摻雜負極區，可以有效地降低MOS晶體管的柵溝道比、導通電阻和降低柵極漏電流效應，采用N型輕摻雜正極區，可以有效地實現肖特基二極管的開關效應；當MOS管的柵極未工作時，柵溝道截止，該肖特基二極管不工作；當MOS管的柵極工作時，柵溝道導通，此時，該肖特基二極管接通正向電壓，電子會從該N型重摻雜負極區經過柵溝道進入正極金屬區，當該肖特基二極管接通反向電壓時，在正極金屬區附近的肖特基勢壘區變寬，通過調節MOS的柵溝道形成，可以有效地降低開關損耗和提高開關速度，進而提高該半導體器件的電學性能。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

附圖標記說明：1-半導體襯底、2-P型阱區、3-N型輕摻雜負極區、4-N型重摻雜負極區、5-N型輕摻雜正極區、6-正極金屬區、7-高介電常數絕緣層、8-正極金屬層、9-柵極金屬層以及10-負極金屬層。

具體實施方式