[发明专利]具有浮空P岛的沟槽型二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有浮空P岛的沟槽型二极管及其制备方法，其在所述N型外延层内还设置在反向阻断时用于形成空间电荷区的浮空P岛，所述浮空P岛包括在N型外延层内的P型第一区以及P型第二区，P型第一区在N型外延层内呈竖向分布，P型第一区的下部与P型第二区接触，P型第一区的上部位于支撑连接体内，P型第一区的横向宽度小于支撑连接体的横向宽度，P型第二区位于沟槽阳极结构的下方，且P型第二区的横向宽度大于支撑连接体的横向宽度。本发明结构紧凑，能获得同等电流密度下更低的正向导通压降，提高器件在高温下的可靠性，制备工艺与现有工艺兼容，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种沟槽型二极管及其制备方法，尤其是一种具有浮空P岛的沟槽型二极管及其制备方法，属于功率半导体器件的技术领域。

背景技术

功率整流器通常应用于电力电子电路中以控制电流方向，根据其导通特性及阻断能力，往往采取相应的器件来实现整流。用于高压领域时，传统PIN二极管的正向导通压降一般高于0.7V(通态电流密度为100A/cm²)，且开启电压较高，反向恢复时间较长。在低压领域，平面肖特基二极管在高温下漏电较大，功耗较高，且击穿电压一般在200V以下。

TMBS(Trench MOS Barrier Schottky Trench)整流器最初于1993年由B.J.Baliga首次提出，该器件虽然有效改善了平面肖特基二极管的反向漏电和击穿电压两方面的问题，但肖特基结的高温可靠性不理想仍然是存在的一个问题，尤其在高温工作期间。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有浮空P岛的沟槽型二极管及其制备方法，其结构紧凑，能获得同等电流密度下更低的正向导通压降，提高器件在高温下的可靠性，制备工艺与现有工艺兼容，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述具有浮空P岛的沟槽型二极管，包括半导体基板，所述半导体基板包括N型衬底以及邻接所述N型衬底的N型外延层，所述N型外延层位于N型衬底的正上方；在所述N型外延层的上部设置沟槽阳极结构，所述沟槽阳极结构包括设置于N型外延层上部的沟槽、通过沟槽形成于N型外延层上部的支撑连接体以及与所述支撑连接体欧姆接触的阳极金属层；在N型衬底的背面设置与所述N型衬底欧姆接触的阴极金属层；

在所述N型外延层内还设置在反向阻断时用于形成空间电荷区的浮空P岛，所述浮空P岛包括在N型外延层内的P型第一区以及P型第二区，P型第一区在N型外延层内呈竖向分布，P型第一区的下部与P型第二区接触，P型第一区的上部位于支撑连接体内，P型第一区的横向宽度小于支撑连接体的横向宽度，P型第二区位于沟槽阳极结构的下方，且P型第二区的横向宽度大于支撑连接体的横向宽度。

在沟槽型二极管的横截面上，在沟槽内设置氧化层，所述氧化层覆盖在沟槽的侧壁以及底壁，氧化层对称分布于支撑连接体的两侧；阳极金属层还填充在沟槽内，阳极金属层通过氧化层与沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离。

一种具有浮空P岛的沟槽型二极管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供半导体基板，所述半导体基板包括N型衬底以及位于所述N型衬底正上方的N型外延基层，N型外延基层邻接所述N型衬底；

步骤2、在上述N型外延基层上方进行P型杂质离子的注入，以在N型外延基层内得到P型第二区；

步骤3、在上述N型外延基层上再次进行P型杂质离子的注入，以在N型外延基层内得到P型第一区，所述P型第一区的下部与P型第二区接触，P型第一区在N型外延基层内的横向宽度小于P型第二区在N型外延基层内的横向宽度；

步骤4、在上述N型外延基层上进行N型外延生长，以得到位于N型衬底正上方的N型外延层，P型第一区、P型第二区均位于N型外延层内；