[发明专利]基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管

说明书

本发明涉及一种半导体器件，尤其是一种基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管。按照本发明提供的技术方案，所述基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管，在所述肖特基二极管的截面上，包括半导体衬底以及设置于所述半导体衬底上的P型阱区，在所述P型阱区的一侧设置负极区结构，在所述P型阱区的另一侧设置正极区结构，且P型阱区与位于所述P型阱区上的栅结构区接触，在所述栅结构区上设置栅极金属，所述栅极金属与栅结构区欧姆接触。本发明有效地降低该半导体器件的开关损耗和提高其开关速度，还可以实现MOS栅沟道控制肖特基二极管的开关，进而提高肖特基二极管的电学性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其是一种基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管。

背景技术

碳化硅（SiC）材料具有禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率大、饱和电子漂移速度高和介电常数低等优点，被广泛应用于高频、大功率、耐高温、抗辐射等电子器件中。

碳化硅肖特基二极管具有多数导电载子，当施加正向偏压，该碳化硅肖特基二极管具有低导通电压，当施加电压从正向导通向反向阻断转换时，几乎没有反向恢复电流，可以快速恢复，但在逆向偏压下由于肖特基势垒降低效应，会产生严重的漏电流现象。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管，其有效地降低该半导体器件的开关损耗和提高其开关速度，还可以实现MOS栅沟道控制肖特基二极管的开关，进而提高肖特基二极管的电学性能。

按照本发明提供的技术方案，所述基于碳化硅平面型MOS结构的肖特基二极管，在所述肖特基二极管的截面上，包括半导体衬底以及设置于所述半导体衬底上的P型阱区，在所述P型阱区的一侧设置负极区结构，在所述P型阱区的另一侧设置正极区结构，且P型阱区与位于所述P型阱区上的栅结构区接触，在所述栅结构区上设置栅极金属，所述栅极金属与栅结构区欧姆接触。

所述负极区结构包括与P型阱区接触的N型轻掺杂负极区、位于所述N型轻掺杂负极区内的N型重掺杂负极区以及位于所述N型重掺杂负极区正上方的负极金属层，所述负极金属层与N型重掺杂负极区欧姆接触。

所述正极区结构包括与P型阱区的N型轻掺杂正极区、位于所述N型轻掺杂正极区内的正极金属区以及位于正极金属区上方的正极金属层，所述正极金属层与正极金属区电连接。

所述栅结构区包括多晶硅层以及位于所述多晶硅层下方的高介电常数绝缘层，所述多晶硅层与栅极金属层欧姆接触。

所述半导体衬底包括SiC衬底。

所述负极金属层与栅极金属层为同一工艺层，负极金属层、栅极金属层包括铜或铝。

所述正极金属层、栅极金属层为同一工艺层，正极金属层、栅极金属层包括铜或铝。

本发明的优点：过采用N型轻掺杂正极取、N型轻掺杂负极区，可以有效地降低MOS晶体管的栅沟道比、导通电阻和降低栅极漏电流效应，采用N型轻掺杂正极区，可以有效地实现肖特基二极管的开关效应；当MOS管的栅极未工作时，栅沟道截止，该肖特基二极管不工作；当MOS管的栅极工作时，栅沟道导通，此时，该肖特基二极管接通正向电压，电子会从该N型重掺杂负极区经过栅沟道进入正极金属区，当该肖特基二极管接通反向电压时，在正极金属区附近的肖特基势垒区变宽，通过调节MOS的栅沟道形成，可以有效地降低开关损耗和提高开关速度，进而提高该半导体器件的电学性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：1-半导体衬底、2-P型阱区、3-N型轻掺杂负极区、4-N型重掺杂负极区、5-N型轻掺杂正极区、6-正极金属区、7-高介电常数绝缘层、8-正极金属层、9-栅极金属层以及10-负极金属层。

具体实施方式