[实用新型]一种碳化硅结势垒肖特基二极管

说明书

本实用新型提出了一种具有低正向导通电压、高反向击穿电压的碳化硅（SiC）结势垒肖特基二极管。所述碳化硅结势垒肖特基二极管包括碳化硅衬底，衬底上具有不同导电类型的碳化硅外延层。另外在上端表面还制作有有源区和注入区，碳化硅衬底底部背面覆盖有欧姆接触电极，有源区和注入区表面设有肖特基接触电极，在所述的肖特基电极边缘设有钝化层，在钝化层下制作有结终端。本实用新型与传统器件相比，在JBS器件中的漂移区中增加有源区注入，能够有效分散反向击穿时的电场分布，增加反向耐压，在不牺牲器件正向导通特性的前提下，使器件达到更高的击穿电压。

技术领域

本实用新型涉及领域为半导体器件领域。更具体地为，一种碳化硅结势垒肖特基二极管。

背景技术

在功率器件领域，相比于传统材料Si，SiC材料具有更宽的禁带宽度，器件的耐压特性和耐高温特性会更为优秀。 碳化硅器件的耐击穿性能优异，因此在相同电学性能要求下，碳化硅器件可拥有比硅基器件更薄的厚度。同时碳化硅器件具有更小的导通电阻，从而可以降低正向导通损耗，提高转换效率。

碳化硅功率器件的耐高温特性，允许其在600°C的温度环境下工作，而对应的硅器件则不超过 200°C。此外碳化硅功率器件的正向导通特性和反向阻断特性受温度影响较小，且能长时间保持基本不变，即碳化硅功率器件具有很好的器件稳定性和器件可靠性。

肖特基二极管（SBD) 导通压降低，有良好的开关特性。其开关频率很高，反向恢复峰值电流很小，此外温度和正向电流对其器件性能的影响基本可以忽略。但 SBD 的反向阻断特性较差，大多不高于60V，最高仅约100V，从而使 SBD 很难应用于高压领域。PiN 二极管的阻断电压相对SBD来说较高，同时有较低的反向漏电，能够满足在高压环境下的应用需求。然而在高频电路中，PiN 二极管反向恢复的时间长，峰值电流大，能耗较高。

SiC结势垒肖特基二极管（JBS）把肖特基二极管（SBD）和PiN结构结合在一起，反偏PN结的空间电荷区可为SBD结构承载较高的反向偏压。因此，相比于SBD，JBS结构在反向模式下漏电流更小，耐压性更好。另外，在传统JBS器件中的漂移区中增加有源区注入，能够有效分散反向击穿时的电场分布，增加反向耐压。

针对以上特征，本实用新型提出了一种具有低正向导通电压、高反向击穿电压的SiC结势垒肖特基二极管及其制备方法。

发明内容

本实用新型的目的为设计一种具有低导通电压，高反向耐压的SiC结势垒肖特基二极管。在不牺牲器件正向导通特性的前提下，达到更高的击穿电压。

实现本实用新型的技术方案为：

一种结势垒器件结构包括SiC衬底（1），SiC外延层（2），第一导电类型的有源区（3），底部的欧姆接触电极（8），外延层表面的肖特基接触电极（7），钝化层（6），第二导电类型的注入区（4），结终端（5）。

其中，SiC衬底（1）、SiC外延层（2）和第一导电类型的有源区（3）掺杂有第一导电类型离子，第二导电类型的注入区（4）掺杂有第二导电类型离子。

其中，第二导电类型的注入区（4）应在第一导电类型的有源区（3）内部。

其中，注入区（4）俯视形状可为方形、圆形或者六边形。

其中，掺杂有第一导电类型的有源区（3）可在反向电压时有效保护掺杂有第二导电类型的注入区（4）的电场分布，增大器件的反向耐压能力。

其中，结终端（5）可以降低结终端附近电场，防止由电场表面曲率效应造成的表面击穿。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的SiC结势垒肖特基二极管器件结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例的主器件结构示意图。