[发明专利]一种具有环形块状埋层的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种具有环形块状埋层的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件。

背景技术

碳化硅材料比Si具有更优良的电学性能，这使它十分适合于高压、大功率以及高频等领域。而它的发展步伐已经超过其他宽禁带半导体，比其他宽禁带半导体有更广泛的应用。

SiC材料禁带宽度大，可达到3eV以上。临界击穿电场可达到2MV/cm以上，比。SiC材料热导率高(4.9W/cm.K左右)，并且器件耐高温，比Si更适合于大电流器件。SiC载流子寿命短，只有几纳秒到几百纳秒。SiC材料的抗辐照特性也十分优秀，辐射引入的电子-空穴对比Si材料要少得多。因此，SiC优良的物理特性使得SiC器件在航空航天电子，高温辐射恶劣环境、军用电子无线通信、雷达、汽车电子、大功率相控阵雷、射频RF等领域有广泛的应用，并且在未来的新能源领域有极其良好的应用前景。

浮动结结构可以将相同掺杂浓度下的器件的击穿电压提高近一倍，SiC浮动结器件已经在实验室由T Hatakeyama等人首次制造成功。肖特基二极管中由于其低压降和大电流在功率器件中被广泛应用。为了实现更大的电流，90年代就有人提出了SiC沟槽式的肖特基二极管(TSBD)。沟槽式的肖特基二极管大大增加了肖特基接触的面积，实现了更低的压降和更大的电流。

但是浮动结碳化硅肖特基二极管(SiC FJ-SBD)，在器件的外延层中引入的埋层，变窄了正向导通电流的导电沟道，器件的正向导通电流变小，常规的条形埋层使浮动结处的导电沟道只有原来的1/2左右。而沟槽式碳化硅SBD的沟槽拐角处导致了器件在反向电压的作用下引入峰值电场，降低了器件的击穿电压。

引入块状的浮动结埋层可以增大沟通沟道，进而增大正向电流，但是块状的部分依然会在一定程度上阻塞导通电流路径。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有环形块状埋层的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种具有环形块状埋层的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其包括金属、SiO₂隔离介质、沟槽、一次N^-外延层、P⁺离子注入区、二次N^-外延层、N⁺衬底区和欧姆接触区，其中，

所述P⁺离子注入区处于二次N^-外延层的表面，肖特基接触区的所述沟槽与P⁺离子注入区上下对齐，形状相同，或者与非P⁺离子注入区上下对齐，形状相同。

进一步，所述的沟槽与P⁺离子注入区形状相同，面积相等，且沟槽与此沟槽下方的块状P⁺离子注入区的边缘对齐。

进一步，所述的沟槽与非P⁺离子注入区形状相同，面积相等，且沟槽与此沟槽下方的非P⁺离子注入区的边缘对齐。

进一步，所述N^-外延层最上端到底面的厚度为20μm，其中掺杂浓度为1x10¹⁵cm^-3～1x10¹⁶cm^-3，一次N^-外延层的厚度为5～15μm；所述P⁺离子注入区的掺杂浓度为1x10¹⁸cm^-3～1x10¹⁹cm^-3，厚度为0.4～0.6μm；沟槽的深度为1～3μm。

本发明还提供一种具有环形块状埋层的沟槽式浮动结碳化硅SBD器件，其特征在于，其包括金属、SiO₂隔离介质、沟槽、一次N^-外延层、P⁺离子注入区、二次N^-外延层、N⁺衬底区和欧姆接触区，其中，

所述P+离子注入区处于二次N^-外延层的表面，浮动结采用环形的块状埋层；沟槽与P⁺离子注入区的环外边缘上下对齐，形状相同；或者非沟槽区采用实心形状，且与P⁺离子注入区的环外边缘上下对齐，形状相同。