一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构，所述元胞结构的沟槽底部及顶部凸起块的上部设置有离子注入形成的P型层，在沟槽的侧面淀积了金属并形成侧面的肖特基接触，即侧墙肖特基接触，所述侧墙肖特基接触的外围包裹了阳极金属层。本申请中P型区将侧墙的肖特基区包裹屏蔽住，实现肖特基区表面电场的减弱与屏蔽；而沟槽的底部表面及顶部凸起块的顶部表面处P型层具有表面高浓度分布，与阳极金属间形成欧姆接触，以增强器件的抗浪涌电流能力。器件的抗浪涌电流能力。器件的抗浪涌电流能力。

【技术实现步骤摘要】
一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构


[0001]本技术涉及半导体器件
，尤其是涉及一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构。

技术介绍

[0002]SiC作为近十几年来迅速发展的宽禁带半导体材料，与其它半导体材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点。SiC可以热氧化生成二氧化硅，使得SiC MOSFET及SBD等功率器件和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用
[0003]目前碳化硅肖特基二极管(Schottky barrier diodes，以下简称SBD)往往采用MPS(merged pin/Schottky diode)结构，如图1所示，在器件的设计过程中存在两个问题：一是，对于MPS的设计，存在器件单位面积电流密度和正向导通阻抗与器件肖特基区表面电场强度及可靠性的矛盾，肖特基区单元宽度m越宽，器件的正向导通阻抗越低，但m越大，器件肖特基区表面电场越强，肖特基区可靠性越差；另外一个是，对于碳化硅SBD器件，主要应用在高压高频大电流领域，由于功率负载等变化形成大的浪涌电流，因此SBD抗浪涌电流能力非常重要。在现有的MPS结构(如图1)方面，提高MPS的浪涌能力的主要方法是提高嵌入的pin二极管的电导率调制效应来实现，一般的观点认为，随着P区面积占比的增加，pin二极管面积比例增加浪涌电流会大幅增加，但是额定电流下的导通电阻增加，因此存在着折中设计。
[0004]如上所述，现有SBD器件结构存在P区面积占比与肖特基接触区面积占比间的折中矛盾以及肖特基区表面电场可靠性的矛盾。本专利技术通过侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构(Side Wall Schottky Barrier Diode，简称SW
‑
SBD)，能有效的保护侧墙的肖特基接触区，同时提供抗大电流浪涌能力，有效解决这两个问题。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构，该元胞结构的P型区将侧墙的肖特基区包裹屏蔽住，实现肖特基区表面电场的减弱与屏蔽；而沟槽的底部表面及顶部凸起块的顶部表面处P型层具有表面高浓度分布，与阳极金属间形成欧姆接触，以增强器件的抗浪涌电流能力。
[0007]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0008]本技术提供一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构，所述元胞结构的沟槽底部及顶部凸起块的上部设置有离子注入形成的P型层，在沟槽的侧面淀积了
金属并形成侧面的肖特基接触，即侧墙肖特基接触，所述侧墙肖特基接触的外围包裹了阳极金属层。
[0009]进一步，所述P型层与所述阳极金属层接触的表面离子浓度高于1E19cm
‑3。
[0010]采用上述技术方案，本技术具有如下有益效果：
[0011]本申请提供的元胞结构的P型区将侧墙的肖特基区包裹屏蔽住，实现肖特基区表面电场的减弱与屏蔽；而沟槽的底部表面及顶部凸起块的顶部表面处P型层具有表面高浓度分布，与阳极金属间形成欧姆接触，以增强器件的抗浪涌电流能力。此新型SW
‑
SBD器件结构能起到良好的肖特基区电场屏蔽保护作用，能避免常规结构设计时P型区与肖特基区面积占比之间的折中矛盾，可以实现较大的肖特基区面积与P型区域面积的比例，增加单位面积的电流密度，同时有效保护肖特基接触区和增强器件的电压浪涌能力。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为现有技术中JBS结构的肖特基二极管原胞结构示意图；
[0014]图2为本专利技术的具有侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞示意图；
[0015]图3为本专利技术器件的沟槽及侧墙TEOS Oxide SPACER工艺构造过程示意图；
[0016]图4为本专利技术器件的侧墙TEOS SPACER保护离子注入工艺构造过程示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0018]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0019]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0020]以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
[0021]结合图2所示，本实施例提供一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结
构，所述元胞结构的沟槽底部及顶部凸起块的上部设置有离子注入形成的P型层3，在沟槽的侧面淀积了金属并形成侧面的肖特基接触，即侧墙肖特基接触1，所述侧墙肖特基接触的外围包裹了阳极金属层2。
[0022]优选地，该元胞结构的沟槽底部及凸起块顶部的P型层3可以由多次不同能量及剂量的离子注入实现，P型层3靠近金属接触的表面处的离子浓度可以高于1E19cm
‑3，以降低表面处于金属接触的势垒，与阳极金属形成欧姆接触
[0023]结合图3和图4所示，本专利技术提供了具有侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构(Side Wall Schottky Barrier Diode，简称SW
‑
SBD)，器件由N型外延片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧墙肖特基接触的碳化硅沟槽SBD器件元胞结构，其特征在于，所述元胞结构的沟槽底部及顶部凸起块的上部设置有离子注入形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋召海，
申请(专利权)人：华芯威半导体科技北京有限责任公司，
类型：新型
国别省市：