[实用新型]肖特基器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件，尤其涉及肖特基器件。

背景技术

肖特基器件包括在半导体层与金属层之间形成的肖特基结。肖特基器件的特点在于，与通常的PN结二极管相比，具有更低的正向电压降和更快的开关动作。然而，肖特基器件的不利之处在于，在反向偏压下的高泄漏电流和低击穿电压。已经提出了在n型漂移层中引入p型掺杂区(已知为结势垒肖特基二极管)。在反向偏压下，结势垒肖特基二极管表现为PIN二极管，从而屏蔽肖特基结，以期望改善漏电和击穿电压。具有这样结构设计的肖特基二极管的性能改善对于许多应用而言仍然是不能令人满意的。

碳化硅(SiC)是一种宽带半导体材料，禁带宽带在2.35eV与3.28eV之间。SiC基半导体在热、化学以及机械性能方面都表现稳定，适用于需要高功率、高速、高温的应用。

然而，将硅基器件的制造工艺用于SiC基器件时，由于它们材料特性的不同，存在局限性。例如，对于硅基工艺，通常利用离子注入形成最初的掺杂轮廓(profile)。最初的掺杂轮廓并不平滑，需要热退火来促进掺杂剂的再扩散以形成期望的轮廓。然而，这对于SiC材料而言并不有效，因为在热退火期间，在SiC材料中几乎不存在掺杂剂再扩散。掺杂轮廓破碎并且形成脆弱点，这会增加泄漏电流。

实用新型内容

本实用新型的示例性实施例通过提供具有新颖结构的肖特基器件，解决了一个或多个如上所述的问题。

示例性实施例提供了一种肖特基器件。该肖特基器件包括第一导电类型的碳化硅SiC基底、漂移层、槽、与第一导电类型相反的第二导电类型的势垒层、导电材料、第一电极、和第二电极。漂移层由SiC形成且位于SiC基底上。漂移层具有第一导电类型。漂移层的杂质浓度低于SiC基底的杂质浓度。漂移层具有顶表面和底表面，底表面接触SiC基底。槽从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸。势垒层接触漂移层并且覆盖槽的侧壁和底壁。导电材料至少部分地填充槽并且接触势垒层。第一电极位于漂移层的顶表面上。第一电极与漂移层形成肖特基结，与势垒层和导电材料形成低阻接触。第二电极与SiC基底形成欧姆接触。在一示例性实施例中，势垒层包括具有第一杂质浓度的缓冲结势垒(JB)亚层和具有第二杂质浓度的JB层，第一杂质浓度低于所述第二杂质浓度。

示例性实施例还包括一种肖特基器件。该肖特基器件包括SiC基底、漂移层、槽、JB区、缓冲JB亚区、导电或半导电材料、第一金属层、第二金属层。SiC基底是第一导电类型，具有第一表面和第二表面。漂移层是第一导电类型，具有顶表面和底表面。漂移层由SiC形成且设置在SiC基底上，底表面接触SiC基底的第一表面。漂移层的杂质浓度低于SiC基底的杂质浓度。槽形成在漂移层中并且从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸。JB区具有与第一导电类型相反的第二导电类型。JB区从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸并且包围槽。缓冲JB亚区具有第二导电类型。缓冲JB亚区从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸。缓冲JB亚区包围JB区，具有横向包围尺寸和底部包围尺寸，横向包围尺寸能独立于底部包围尺寸被调整。导电材料或半导电材料至少部分地填充槽并且接触JB区。第一金属层设置在漂移层的顶表面上。第一金属层与漂移层形成肖特基结，与JB区和导电材料或半导电材料形成低阻接触。第二金属层接触SiC基底的第二表面以与SiC基底形成欧姆接触。

示例性实施例进一步还包括一种肖特基器件。该肖特基器件包括第一导电类型的SiC基底、漂移层、JB区、缓冲JB亚区、阳极、阴极。漂移层由SiC形成且为第一导电类型。漂移层外延生长在SiC基底上。漂移层包括顶表面和底表面。JB区为第二导电类型。JB区具有第一杂质浓度并且利用离子注入而非杂质扩散而形成。JB区从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸。缓冲JB亚区为第二导电类型。缓冲JB亚区具有第二杂质浓度并且利用离子注入而非杂质扩散而形成。缓冲JB亚区从漂移层的顶表面朝向SiC基底延伸。缓冲JB亚区包围JB区，具有横向包围尺寸和底部包围尺寸，横向包围尺寸能独立于底部包围尺寸被调整并且小于底部包围尺寸。第一杂质浓度大于第二杂质浓度。阳极设置在漂移层的顶表面上。阳极与漂移层形成肖特基结，与JB区形成低阻接触。阴极与SiC基底形成欧姆接触。

根据本实用新型的示例性实施例实现了具有改善性能的肖特基器件，诸如降低的漏电和增加的击穿电压。例如，一示例性实施例展示了这样的肖特基器件，其漏电是相应常规肖特基器件漏电的大约五分之一。与常规肖特基器件相比，根据本实用新型的示例性实施例的肖特基器件具有更广阔和更好的应用前景。

附图说明