[發明專利]具有結勢壘肖特基二極管的寬帶隙半導體電子器件

在審

• 申請號: 202110793154.0
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113948584A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: S·拉斯庫納
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

公開了具有結勢壘肖特基二極管的寬帶隙半導體電子器件。垂直導電電子功率器件由具有第一導電類型并具有表面的寬帶隙半導體的主體形成，并且由漂移區和由該表面限定的多個表面部分形成。該電子器件還由多個具有第二導電類型的第一注入區和多個金屬部分形成，該多個第一注入區從表面延伸到漂移區中，該多個金屬部分布置在該表面上。每個金屬部分與多個表面部分中的相應表面部分肖特基接觸，以形成由第一肖特基二極管和第二肖特基二極管形成的多個肖特基二極管，其中，第一肖特基二極管在平衡時具有肖特基勢壘，該肖特基勢壘的高度不同于第二肖特基二極管的肖特基勢壘的高度。

技術領域

本公開涉及一種寬帶隙半導體電子器件和對應的制造方法，該電子器件包括具有改進的電特性的JBS(結勢壘肖特基)二極管。特別地，下文將參考垂直導電電子功率器件。

背景技術

眾所周知，具有寬帶隙(例如大于1.1eV)、低通態電阻、高熱導率、高工作頻率和電荷載流子的高飽和率的半導體材料(諸如碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN))，特別對于功率應用(例如在包括在600V與1300V之間的電壓下工作或在特定工作條件(例如高溫)下工作)而言，允許獲得比硅電子器件具有更好性能的電子器件(例如二極管和晶體管)。

具體地，已知從碳化硅晶片獲得上述電子器件，碳化硅為其多形體之一，例如3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC，這些多形體由上述所列特征區分。

例如，圖1示出了已知的碳化硅的JBS二極管1。JBS二極管1通常由多個基本單元(僅示出一個)形成，這些單元彼此相等并且并聯布置在同一管芯中；每個基本單元包括肖特基二極管2和一對并聯連接在一起的PN二極管3。

JBS二極管1形成在碳化硅(SiC)的主體5中，該主體5由沿著笛卡爾參考系XYZ的第一軸Z彼此相對的第一表面5A和第二表面5B限定，并且該主體5包括襯底7和布置在襯底7的頂部上(例如在其上外延生長)的漂移區9。

襯底7是N型的并且形成主體5的第二表面5B。

漂移區9是N型的，其摻雜水平低于襯底7的摻雜水平，并且形成主體5的第一表面5A。

導電材料(例如鎳或硅化鎳)的陰極金屬化區10在主體5的第二表面5B上延伸并形成JBS二極管1的陰極K。

JBS二極管1還包括多個勢壘區12，其中的兩個勢壘區在圖1中可見，基本容納在漂移區9中。

勢壘區12沿著笛卡兒參考系XYZ的第二軸Y彼此間隔一段距離布置，并且每個勢壘區都由相應的P型注入區13形成，該P型注入區13從主體5的第一表面5A延伸到漂移區9中。此外，勢壘區12沿著笛卡爾參考系XYZ的第三軸X延伸。

勢壘區12各自還包括導電材料(例如硅化鎳)的相應歐姆接觸區14，該歐姆接觸區14在相應注入區13上延伸、部分在注入區13內部，并且在圖1的橫截面中，歐姆接觸區14沿第二軸Y的延伸小于或等于相應注入區13的延伸。

注入區13和漂移區9之間的界面各自形成PN二極管3。

JBS二極管1還包括陽極金屬化區18，其由諸如鈦、鎳或鉬的金屬材料形成，陽極金屬化區18在主體5的第一表面5A上延伸，形成JBS二極管1的陽極A。

與漂移區9直接電接觸的陽極金屬化區18的部分與注入區13一起形成肖特基結(即，半導體-金屬結)，每個肖特基結構成相應的肖特基二極管2。

肖特基結各自具有相應的勢壘，該勢壘在平衡時具有高度Φ₀，該高度Φ₀確定相應肖特基二極管2的導通閾值電壓。

在使用時，可以在JBS二極管1的陰極K和陽極A之間施加偏置電壓，以獲得正向或反向偏置。