[發明專利]一種具有高正向電流密度的溝槽肖特基二極管

在審

• 申請號: 202110553005.7
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113193053A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 孔謀夫;胡澤偉;陳宗棋;高佳成;王彬;郭嘉欣;黃柯
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/47
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于半導體技術領域，提供一種具有高正向電流密度的溝槽肖特基二極管，用以克服溝槽結構的肖特基二極管的正向電流密度降低的問題，具體涉及高正向電流密度的氧化鎵溝槽肖特基二極管、碳化硅溝槽結勢壘肖特基二極管及三維碳化硅溝槽結勢壘肖特基二極管。本發明的溝槽肖特基二極管中，僅有位于溝槽底部的第二金屬陽極4下設置氧化物絕緣層或P型摻雜區，使得溝槽的側壁與N型漂移區的上表面的第一陽極金屬3與N型漂移區1形成肖特基接觸，增大了電流的導通面積，因此能夠減小比導通電阻，從而增大了正向導通電流，有效改善器件的性能；與此同時，不影響器件的擊穿電壓和反向漏電流的影響。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種具有高正向電流密度的氧化鎵或碳化硅溝槽肖特基二極管器件。

背景技術

肖特基勢壘二極管中的溝槽金屬-氧化物-半導體(MOS)結構的用意是通過溝槽MOS結構在反向偏置下，形成漂移區耗盡層的夾斷，將峰值電場從肖特基接觸表面引入漂移區內部的溝槽MOS結構的拐角位置；但是溝槽結構會導致有效電流流通路徑減少，從而導致正向電流密度降低，最終會導致比導通電阻升高。

由于在碳化硅材料中，離子注入深度有限(一般1um)，因此在用碳化硅材料制作結勢壘肖特基二極管(JBS)時，P區的注入深度很小，導致對肖特基二極管的電場屏蔽效果較差，進而導致器件的反向漏電流較大，因此一般采用溝槽結構來變相加深離子注入深度。在傳統的碳化硅溝槽型結勢壘肖特基二極管(TJBS)中，對外延層刻蝕形成溝槽后在溝槽內部進行離子注入，通常是在整個溝槽中進行摻雜，包括了溝槽的側壁，從而達到增加注入深度的目的。雖然在溝槽中摻雜P區可以很好的屏蔽肖特基接觸附近電場，但同時它帶來的JFET效應卻使得二極管的正向導通電流密度很小。

因此，克服溝槽結構的肖特基二極管的正向電流密度降低成為了亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于針對背景技術存在的缺陷，提出了一種具有高正向電流密度的氧化鎵或碳化硅溝槽肖特基二極管，該結構能夠效提高二極管的正向電流密度，改善器件的性能。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高正向電流密度的氧化鎵溝槽肖特基二極管，包括：第一導電類型重摻雜襯底5，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5下表面的金屬陰極6，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5上表面的第一導電類型漂移區1；其特征在于，

所述第一導電類型漂移區1的上表面開設有兩個溝槽、且對稱分布于兩側；所述溝槽的底部分別設置第二金屬陽極4，溝槽的側壁與第一導電類型漂移區的上表面均設置第一金屬陽極3、且均形成肖特基接觸，所述第一金屬陽極3與第二金屬陽極4相接觸；所述第一導電類型漂移區1中還設置有氧化物絕緣層，所述氧化物絕緣層位于第二金屬陽極4下表面、且一一對應設置。

一種高正向電流密度的碳化硅溝槽結勢壘肖特基二極管，包括：第一導電類型重摻雜襯底5，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5下表面的金屬陰極6，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5上表面的第一導電類型漂移區1；其特征在于，

所述第一導電類型漂移區1的上表面開設有兩個溝槽、且對稱分布于兩側；所述溝槽的底部分別設置第二金屬陽極4，溝槽的側壁與第一導電類型漂移區的上表面均設置第一金屬陽極3、且均形成肖特基接觸，所述第一金屬陽極3與第二金屬陽極4相接觸；所述第一導電類型漂移區1中還設置有第二導電類型重摻雜區2，所述第二導電類型重摻雜區位于第二金屬陽極4下表面、且一一對應設置。

一種高正向電流密度的三維碳化硅溝槽結勢壘肖特基二極管，包括：第一導電類型重摻雜襯底5，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5下表面的金屬陰極6，位于所述第一導電類型重摻雜襯底5上表面的第一導電類型漂移區1；其特征在于，