[發明專利]一種提高抗單粒子性能的埋P+SiCJBS結構

在審

• 申請號: 202211736852.8
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116314143A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 程鵬剛;唐磊;王晨霞;王忠芳;劉建軍;胡長青;楊曉文;侯斌;李照;王健
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H01L23/552
• 分類號: H01L23/552;H01L29/872
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種提高抗單粒子性能的埋P+SiC?JBS結構，包括陰極金屬、陽極金屬、SiC?N+襯底、N型緩沖層、N?外延層、P+埋層和JBS接觸P+，所述SiC?N+襯底的上方設置N型緩沖層和N?外延層，所述N?外延層的上方連接JBS接觸P+，其中，所述JBS接觸P+設置在陰極金屬和N?外延層之間，所述N?外延層和SiC?N+襯底之間設置N型緩沖層，所述SiC?N+襯底的下方設置陰極金屬，所述JBS接觸P+的上方連接設置陽極金屬，所述N?外延層和JBS接觸P+之間設置P+埋層。通過改進SiC?JBS結構，保證原有SiC?JBS結構正向壓降低、反向漏電小的優點，同時，能夠保證在單粒子輻照時，減少空穴向陽極金屬的收集和電子向陰極金屬的收集，并且防止漏電過大和燒毀。

技術領域

本發明涉及半導體分立器件領域，具體為一種提高抗單粒子性能的埋P+SiC?JBS結構。

背景技術

第三代半導體碳化硅(SiC)材料具有禁帶寬度大、臨界擊穿場強高、耐高溫、熱導率高、飽和電子漂移速度快的優點，特別適合制作高壓功率器件。

通過SiC制成的功率器件具有擊穿電壓高、寄生電容小、開關速度快、無反向恢復以及更好的熱穩定性等優點，利用SiC功率器件替代Si功率器件可以有效簡化電路結構、提高效率、降低重量，縮小體積，在軍用方面特別是航天領域，具有迫切的應用需求，如新一代長壽命衛星、空間站太陽能電池電源和配電系統，新型火箭的電力推進系統和高功率密度電源。

SiC功率器件優良的性能雖然非常適合軍用航天領域高壓、高頻、高效、高溫和大功率的應用需求，但抗輻射性能差一直是阻礙SiC功率器件在軍用航天抗輻照領域獲得廣泛應用的技術瓶頸。SiC肖特基二極管單粒子輻照下阻斷電壓約在200V左右，遠不能滿足高耐壓的應用需求，因此，亟需對SiC肖特基二極管開展單粒子輻射加固研究。

目前，如圖1所示，批量生產的SiC肖特基二極管內部芯片主要采用JBS(Junctionbarrier?Schottky)結構，該結構通過在器件內部引入了重摻雜P+，并以一定的間距規則排列，該SiC?JBS結構同時集合了SBD和PiN二極管的優點，具有正向壓降低，反向漏電小的優點。在單粒子輻照下，在肖特基接觸表面，容易形成微型燒毀痕跡，導致器件反向漏電過大甚至燒毀，嚴重限制了SiC肖特基二極管在軍用宇航領域的應用。

因此，現亟需一種新型抗單粒子性能的SiC?JBS結構。

發明內容

針對現有技術中存在SiC?JBS結構在單粒子輻照下易形成微型燒毀痕跡，導致器件反向漏電過大甚至燒毀的問題，本發明提供一種提高抗單粒子性能的埋P+SiC?JBS結構；通過改進SiC?JBS結構，保證原有SiC?JBS結構正向壓降低、反向漏電小的優點，同時，能夠保證在單粒子輻照時，減少空穴向陽極金屬的收集和電子向陰極金屬的收集，并且防止漏電過大和燒毀。

本發明是通過以下技術方案來實現：一種提高抗單粒子性能的埋P+SiC?JBS結構，包括陰極金屬、陽極金屬、SiC?N+襯底、N型緩沖層、N-外延層、P+埋層和JBS接觸P+，所述SiCN+襯底的上方設置N型緩沖層和N-外延層，所述N-外延層的上方連接JBS接觸P+，其中，所述JBS接觸P+設置在陰極金屬和N-外延層之間，所述N-外延層和SiC?N+襯底之間設置N型緩沖層，所述SiC?N+襯底的下方設置陰極金屬，所述JBS接觸P+的上方連接設置陽極金屬，所述N-外延層和JBS接觸P+之間設置P+埋層。

進一步的，所述JBS接觸P+設置多個。

進一步的，所述緩沖層設置有多層。

進一步的，多層緩沖層的設置按照濃度梯度依次設置，最靠近SiC?N+襯底的緩沖層濃度最濃，最靠近N-外延層的緩沖層濃度大于N-外延層濃度。

進一步的，相鄰緩沖層之間濃度相差約一個數量級。

進一步的，所述N-外延層的濃度和厚度根據器件的擊穿電壓的高低確定。