[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111490701.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114171608A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴艷麗;方湃文;盧星;陳梓敏;王鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 冼俊鵬

本發(fā)明公開(kāi)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(dǎo)體器件領(lǐng)域，針對(duì)溝槽MOS結(jié)構(gòu)無(wú)法參與導(dǎo)電導(dǎo)致?tīng)奚骷膶?dǎo)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(yuǎn)離n型襯底的一側(cè)延伸出若干肋條；肋條之間鋪設(shè)有高勢(shì)壘層，還設(shè)有低勢(shì)壘層覆蓋高勢(shì)壘層端部和肋條端面；設(shè)置上電極填充覆蓋低勢(shì)壘層和高勢(shì)壘層表面。優(yōu)點(diǎn)在于，設(shè)置可以與n型漂移層材質(zhì)形成高勢(shì)壘肖特基結(jié)的高勢(shì)壘層，高勢(shì)壘肖特基結(jié)在反偏的時(shí)候具有相對(duì)較小的泄漏電流，其耗盡區(qū)的展寬可以?shī)A斷溝槽間的肋條，有效阻斷低勢(shì)壘肖特基結(jié)的漏電，實(shí)現(xiàn)良好的反向耐壓特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)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(shù)

肖特基勢(shì)壘二極管(Schottky Barrier Diode，SBD)具有開(kāi)啟電壓低、開(kāi)關(guān)速度快等突出有點(diǎn)，是一種重要的功率半導(dǎo)體器件。目前，基于一些耐超高壓材質(zhì)(例如Ga₂O₃)的肖特基勢(shì)壘二極管器件的性能尚不足以充分發(fā)揮其材質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，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(jié)界面處的高表面電場(chǎng)導(dǎo)致器件的反向漏電過(guò)大造成的。

有文獻(xiàn)報(bào)道了一種溝槽MOS型垂直氧化鎵肖特基勢(shì)壘二極管，其工作原理是原理是在利用溝槽MOS結(jié)構(gòu)在反偏時(shí)的耗盡作用夾斷溝槽間的肋條，從而限制反偏肖特基結(jié)的漏電，實(shí)現(xiàn)低漏電和高耐壓。然而，該器件在正向偏置時(shí)，溝槽MOS結(jié)構(gòu)無(wú)法參與導(dǎo)電，必將導(dǎo)致?tīng)奚骷膶?dǎo)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(xué)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

本發(fā)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(yuǎn)離n型襯底的一側(cè)延伸出若干肋條；

肋條之間鋪設(shè)有高勢(shì)壘層，還設(shè)有低勢(shì)壘層覆蓋高勢(shì)壘層端部和肋條端面；

設(shè)置上電極填充覆蓋低勢(shì)壘層和高勢(shì)壘層表面；

所述的低勢(shì)壘層和高勢(shì)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(shì)壘層功函數(shù)低于5eV，且與n型漂移層形成不低于1.5eV的肖特基勢(shì)壘；

所述的高勢(shì)壘層功函數(shù)不低于5eV，且與n型漂移層形成不低于1.5eV的肖特基勢(shì)壘。

高勢(shì)壘層和n型漂移層之間還設(shè)置絕緣介質(zhì)層，所述的絕緣介質(zhì)層至少覆蓋肋條下端角部位置。