[發明專利]一種肖特基接觸的溝槽型功率二極管及其制備方法

在審

• 申請號: 202111490701.4
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114171608A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 裴艷麗;方湃文;盧星;陳梓敏;王鋼
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 冼俊鵬

本發明公開了一種肖特基接觸的溝槽型功率二極管及其制備方法，涉及半導體器件領域，針對溝槽MOS結構無法參與導電導致犧牲器件的導通電阻和芯片面積利用率的缺陷提出本方案。n型襯底與下電極為歐姆接觸；n型漂移層遠離n型襯底的一側延伸出若干肋條；肋條之間鋪設有高勢壘層，還設有低勢壘層覆蓋高勢壘層端部和肋條端面；設置上電極填充覆蓋低勢壘層和高勢壘層表面。優點在于，設置可以與n型漂移層材質形成高勢壘肖特基結的高勢壘層，高勢壘肖特基結在反偏的時候具有相對較小的泄漏電流，其耗盡區的展寬可以夾斷溝槽間的肋條，有效阻斷低勢壘肖特基結的漏電，實現良好的反向耐壓特性。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，尤其涉及一種肖特基接觸的溝槽型功率二極管及其制備方法。

背景技術

肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode，SBD)具有開啟電壓低、開關速度快等突出有點，是一種重要的功率半導體器件。目前，基于一些耐超高壓材質(例如Ga₂O₃)的肖特基勢壘二極管器件的性能尚不足以充分發揮其材質的優勢，尤其是器件的反向耐壓距離其理論極值有較大差距，主要是由于肖特基結界面處的高表面電場導致器件的反向漏電過大造成的。

有文獻報道了一種溝槽MOS型垂直氧化鎵肖特基勢壘二極管，其工作原理是原理是在利用溝槽MOS結構在反偏時的耗盡作用夾斷溝槽間的肋條，從而限制反偏肖特基結的漏電，實現低漏電和高耐壓。然而，該器件在正向偏置時，溝槽MOS結構無法參與導電，必將導致犧牲器件的導通電阻和芯片面積利用率。

[1]1230Vβ-Ga₂O₃ trench Schottky barrier diodes with an ultra-lowleakage current of1μA/cm² Wenshen Li,Zongyang Hu,Kazuki Nomoto,Zexuan Zhang,Jui-Yuan Hsu,Quang Tu Thieu,Kohei Sasaki,Akito Kuramata,Debdeep Jena,andHuili Grace Xing；

[2]First Demonstration of Ga2O3 Trench MOS-Type Schottky BarrierDiodes Kohei Sasaki,Daiki Wakimoto,Quang Tu Thieu,Yuki Koishikawa,AkitoKuramata,Masataka Higashiwaki,Member,IEEE,and Shigenobu Yamakoshi；

[3]CN1555581A，美商克立股份有限公司；

[4]CN113130667A，重慶理工大學。

發明內容

本發明目的在于提供一種肖特基接觸的溝槽型功率二極管及其制備方法，以解決上述現有技術存在的問題。

本發明所述一種肖特基接觸的溝槽型功率二極管，包括依次層疊接觸的n型漂移層、n型襯底和下電極，所述的n型襯底與下電極為歐姆接觸；n型漂移層遠離n型襯底的一側延伸出若干肋條；

肋條之間鋪設有高勢壘層，還設有低勢壘層覆蓋高勢壘層端部和肋條端面；

設置上電極填充覆蓋低勢壘層和高勢壘層表面；

所述的低勢壘層和高勢壘層均與n型漂移層為肖特基接觸，與上電極為歐姆接觸；

所述的低勢壘層功函數低于5eV，且與n型漂移層形成不低于1.5eV的肖特基勢壘；

所述的高勢壘層功函數不低于5eV，且與n型漂移層形成不低于1.5eV的肖特基勢壘。

高勢壘層和n型漂移層之間還設置絕緣介質層，所述的絕緣介質層至少覆蓋肋條下端角部位置。