[發明專利]一種SiC JBS元胞結構及制備方法

有效

• 申請號: 202111277167.9
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113990934B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 侯斌;楊曉文;楊鵬翮;魯紅玲;李照;黃山圃;胡長青
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/872;H01L21/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

一種SiC?JBS元胞結構，包括第一元胞和第二元胞；第二元胞的周邊排列有若干個第一元胞；第一元胞的填充區域的橫截面由內向外依次為第三圖形，第二圖形，第一圖形；區域類型依次對應為SBD區、P+區、SBD區或依次為P+區、SBD區、P+區；第二元胞的填充區域的橫截面為第四圖形，區域類型為P型摻雜區；第一圖形為正六邊形，第二圖形為正六邊形，第三圖形為圓形或正六邊形，第四圖形為正六邊形。本發明的通過控制元胞結構的圖形的幾何尺寸以及各元胞間的相對距離以控制SiC?JBS痛電流的大小，通過合理分布P+區，達到提高浪涌電流的目的。

技術領域

本發明屬于功率器件設計技術領域，涉及一種SiC?JBS元胞結構及制備方法。

背景技術

碳化硅(SiC)是一種二元半導體化合物，是元素周期表第IV主族元素中唯一的固態化合物，也是Si和C的唯一穩定化合物，其物化性質有許多獨特之處。在SiC材料結晶時，每一個碳原子都被4個硅原子按照正四面體結構緊密包圍，同樣每一個硅原子也都被4個碳原子以相同方式緊密包圍，彼此相互嵌套而構成完整晶體。最近鄰原子距離為0.189nm，所以SiC原子層面的粗糙度大約為0.2nm左右。碳化硅晶體在結晶構架過程中都符合密堆積原則，SiC材料硬度高，僅次于金剛石。而且SiC材料具有很強的離子共價鍵，所以其結構非常穩定。由于特殊的結構，SiC材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿場強高、耐高溫、抗輻照、熱導率高、飽和電子漂移速度快等諸多優點，所以具備制作功率器件的天然優勢。

SiC肖特基二極管具有耐高溫、熱導率高等優點，可以滿足在一般條件下的應用需求，但在環境復雜、空間等惡劣環境中使用時，由于SiC肖特基二極管的結構特性，使得器件的敏感區——肖特基接觸區暴露在空間環境中。任何對肖特基接觸區的影響都可能成為影響器件可靠性的因素，所以可靠性成為了首要的考慮因素，因此對高可靠SiC肖特基二極管的研制顯得尤為重要。

SiC肖特基常規結構的缺點為漏電流大，抗浪涌電流能力弱，為改善SiC肖特基二極管的性能，在肖特基結中加入P+區，形成結勢壘肖特基二極管(JBS)，通過P+區對電場的阻斷作用，降低器件的漏電流。常規的JBS元胞結構有條形、四邊形和六邊形等，一般采用JBS結構和肖特基區交替排列的方式進行元胞排列，存在的問題為漏電流和抗浪涌電流能力不能平衡。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種SiC?JBS元胞結構及制備方法，有效的解決了JBS結構和肖特基區的元胞交替排列時，漏電流和抗浪涌電流能力不能平衡的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種SiC?JBS元胞結構，包括第一元胞和第二元胞；所述第二元胞的周邊排列有若干個第一元胞；

第一元胞的填充區域的橫截面由內向外依次為第三圖形，第二圖形，第一圖形；區域類型依次對應為SBD區、P+區、SBD區或依次為P+區、SBD區、P+區；

第二元胞的填充區域的橫截面為第四圖形，區域類型為P型摻雜區；

所述第一圖形為正六邊形，第二圖形為正六邊形，第三圖形為圓形或正六邊形，第四圖形為正六邊形。

優選的，第一圖形對邊距為10μm～1000μm；第二圖形的對邊距為5μm～800μm；第三圖形為圓形時直徑為2μm～700μm，第三圖形為正六邊形時對邊距為2μm～700μm。

優選的，第一圖形、第二圖形和第三圖形為同心結構，且三種圖形之間的尺寸關系為第一圖形的對邊距第二圖形的對邊距第三圖形的對邊距或直徑。

優選的，相鄰第一元胞之間的邊距為0.1μm～1000μm；相鄰第一元胞與第二元胞之間的邊距為0.1μm～1000μm。

優選的，第二元胞的填充區域由P+區進行注入和高溫退火后形成。

優選的，在所述第一元胞的個數為1-100個。