[实用新型]一种超级结碳化硅二极管元胞结构

说明书

本实用新型提供的一种超级结碳化硅二极管元胞结构，包括：碳化硅N型半导体衬底，所述碳化硅N型半导体衬底上设置N型外延层，在所述N型外延层的顶部设置一对平行的沟槽，所述沟槽呈倒置等腰梯形状，所述沟槽内填充绝缘介质，所述N型外延层对应所述沟槽的外壁处设置P型掺杂区，所述P型掺杂区、所述绝缘介质及所述N型外延层的顶部设置阳极层，所述碳化硅N型半导体衬底的底部设置阴极层。通过上述设计，采用超级结技术路线，利用深槽刻蚀、倾斜高能离子注入、电介质回填沟槽方式便于加工，器件结构中P型和N型电荷的电荷平衡易控制，工艺的简单实现成本随之降低。

技术领域

本实用新型属于二极管技术领域，尤其涉及一种超级结碳化硅二极管元胞结构。

背景技术

现在，硅基超级结器件有两种成熟的技术路线：多次外延技术和沟槽刻蚀-外延回填技术。多次外延技术形成的超级结耐压层为质量较优的单晶结构，晶体缺陷与界面态相对较少，但该技术具有N/P柱横向最小宽度很难降低，工艺成本随着耐压提高而大幅增加。沟槽刻蚀-外延回填技术可以有效减小N/P柱横向宽度同时实现较大的深宽比，但不足之处是器件的耐压等级受沟槽刻蚀及外延回填工艺能力的限制。即现有技术存在加工困难，成本较高的问题。

综上，现亟需一种能够解决上述技术问题，通过便于加工的工艺以及巧妙结构实现效率提升和成本降低，从而来克服上述问题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种超级结碳化硅二极管元胞结构，旨在解决现有技术加工困难，成本较高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种超级结碳化硅二极管元胞结构，其特征在于，包括：碳化硅N型半导体衬底，所述碳化硅N型半导体衬底上设置N型外延层，在所述N型外延层的顶部设置一对平行的沟槽，所述沟槽呈倒置等腰梯形状，所述沟槽内填充绝缘介质，所述N型外延层对应所述沟槽的外壁处设置P型掺杂区，所述P型掺杂区、所述绝缘介质及所述N型外延层的顶部设置阳极层，所述碳化硅N型半导体衬底的底部设置阴极层。

优选的，所述阳极层为铝层，其厚度为4微米，所述阴极层为钛-镍-银层，其厚度为0.1-0.2-1微米。

优选的，所述P型掺杂区的注入角度为7°。

优选的，所述绝缘介质为多晶硅。

优选的，所述沟槽的深度为1.2-1.5微米。

优选的，所述P型掺杂区的厚度为0.5微米。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种超级结碳化硅二极管元胞结构，包括：碳化硅N型半导体衬底，所述碳化硅N型半导体衬底上设置N型外延层，在所述N型外延层的顶部设置一对平行的沟槽，所述沟槽呈倒置等腰梯形状，所述沟槽内填充绝缘介质，所述N型外延层对应所述沟槽的外壁处设置P型掺杂区，所述P型掺杂区、所述绝缘介质及所述N型外延层的顶部设置阳极层，所述碳化硅N型半导体衬底的底部设置阴极层。通过上述设计，采用超级结技术路线，利用深槽刻蚀、倾斜高能离子注入、电介质回填沟槽方式便于加工，器件结构中P型和N型电荷的电荷平衡易控制，工艺的简单实现成本随之降低。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的结构图。

附图标记：

10.碳化硅N型半导体衬底 20.N型外延层 30.沟槽 40.绝缘介质50.P型掺杂区60.阳极层 70.阴极层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。