[发明专利]一种具有深沟槽的浮动结碳化硅SBD器件

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种具有深沟槽的浮动结碳化硅SBD器件。

背景技术

宽禁带半导体材料是以碳化硅、氮化镓等材料为代表的第三代半导体材料，在这其中尤其以碳化硅材料著称，SiC材料禁带宽度大，可达到3eV以上。临界击穿电场可达到2MV/cm以上。SiC材料热导率高(4.9W/cm.K左右)，并且器件耐高温，比Si更适合于大电流器件。SiC载流子寿命短，只有几纳秒到几百纳秒。SiC材料的抗辐照特性也十分优秀，辐射引入的电子-空穴对比Si材料要少得多。因此，SiC优良的物理特性使得SiC器件在航空航天电子，高温辐射恶劣环境、军用电子无线通信、雷达、汽车电子、大功率相控阵雷、射频RF等领域有广泛的应用，并且在未来的新能源领域有极其良好的应用前景。

浮动结结构可以将相同掺杂浓度下的器件的击穿电压提高近一倍，SiC浮动结器件已经在实验室由T Hatakeyama等人首次制造成功。SiC浮动结基于二次外延工艺获得，即在一次外延层上进行离子注入后，在一次外延层上进行第二次外延生长，从而形成浮动结。

肖特基二极管由于其低压降和大电流在功率器件中被广泛应用。为了实现更大的电流，90年代就有人提出了SiC沟槽式的肖特基二极管(TSBD)。沟槽式的肖特基二极管大大增加了肖特基接触的面积，实现了更低的压降和更大的电流。但是SiC沟槽式的肖特基二极管会在沟槽的拐角处引入峰值电场。肖特基二极管在反向偏压下会在肖特基的势垒降低效应、场发射模型和热场发射模型的作用下产生漏电流，并且随电场呈指数增长，而沟槽的拐角处引入峰值电场大大增大器件的反向漏电流。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有深沟槽的浮动结碳化硅SBD器件，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种具有深沟槽的浮动结碳化硅SBD器件，其包括金属、SiO₂隔离介质、沟槽、一次N^-外延层、P⁺离子注入区、二次N^-外延层、N⁺衬底区、欧姆接触区，其中，

所述P⁺离子注入区处于深沟槽的拐角处下方；

所述沟槽为深沟槽，沟槽的深度为1.5～8μm。

进一步，所述N^-外延层最上端到底面的厚度为20μm，其中氮离子掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3，一次N^-外延层的厚度为12～17μm。

进一步，所述P⁺离子注入区的掺杂浓度为5x10¹⁸cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，厚度为0.4～0.6μm。

进一步，P⁺离子注入区处于深沟槽的拐角处下方，P⁺离子注入区距沟槽0～1.5μm。

进一步，所述P⁺离子注入区区域将沟槽拐角区域完全覆盖。

进一步，沟槽的形状为实心形状的沟槽，沟槽拐角处下方的浮动结为相应的环形。

进一步，所述二次N^-外延层位于一次N^-外延层上方，厚度是3～8μm，氮离子掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3，一次N^-外延层和二次N^-外延层的总厚度为20μm。

进一步，所述N⁺衬底是N型SiC衬底片；一次N^-外延层位于N⁺衬底之上。

进一步，所述金属和SiO₂隔离介质位于二次N^-外延层上方。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明具有深沟槽的浮动结碳化硅SBD器件，继承沟槽式碳化硅SBD的基本结构，具有正向电流大的优点。本发明提供的器件器件，将传统沟槽式碳化硅SBD进行基于SiC浮动结二次外延工艺进行了改进，具有反向漏电流低的优点。本发明提供的器件耐高温、耐高压、开关时间短和抗辐射能力强等，可广泛应用于电力电子领域。

附图说明