[发明专利]宽带隙高密度半导体开关器件及其制造方法

说明书

本发明的各个实施例涉及宽带隙高密度半导体开关器件及其制造方法。开关器件(100)，诸如势垒结肖特基(JBS)二极管，具有第一导电类型的碳化硅的本体(101)，该本体(101)容纳有第二导电类型的开关区域(102)。开关区域从本体(101)的顶表面延伸并且在开关区域之间划定出本体表面部(104)。具有均匀化学物理特性的接触金属层(11)在本体的顶表面上延伸并且与本体的顶表面直接接触，并且与本体(101)的表面部(104)形成肖特基接触金属部以及与开关区域(102)形成欧姆接触金属部。通过将镍层或者钴层沉积在本体(101)上并且进行热处理从而使得该金属与本体的半导体材料反应从而形成硅化物，来形成接触金属层(110)。

技术领域

本发明涉及一种宽带隙(WBG)高密度半导体开关器件及其制造方法。更加具体地，下文涉及高电压功率WBG二极管。

背景技术

在市场上，最近已经提出了称为JBS(结势垒肖基特)二极管或者MPS(混合PiN肖基特)二极管的开关器件。这些器件总体上在碳化硅(SiC)衬底中制成，并且包括具有与衬底相反的导电性的注入区域(例如，针对N型衬底为P型)。这些器件具有两种不同类型的接触：在注入区域处的欧姆接触、和在包括在注入区域之间的区域中的肖基特接触。

上述特性使JBS二极管尤其适用于在高电压功率器件中工作。

然而，在注入区域处存在欧姆接触可能会使对准出现临界，并且可能会限制欧姆接触面积，这也取决于所使用的曝光设备的对准质量。这限制了结构的封装和更先进二极管的发展。

发明内容

本发明的目的是提供克服现有技术缺陷的器件和制造方法。

根据本发明，如权利要求1和9所限定的，提供了一种宽带隙半导体开关器件及其制造方法。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在仅通过非限制性示例，参考对应附图，对本发明的优选实施例进行描述，其中：

图1是包括已知JBS二极管的半导体器件的基本物理结构的截面；

图2A和图2B示出了作为在三个不同开关器件中的正向和反向电压的函数的电流图；

图3A至图3H是在图1的JBS二极管的连续的制造步骤中的半导体材料裸片的截面；

图4是本半导体器件的基本物理结构的截面；

图5A至图5F是根据一个实施例的在图4的器件的连续的制造步骤中的半导体材料裸片的截面；

图6A和图6B示出了在图5A和图5B中表示的制造工艺步骤的变型。

具体实施方式

图1是JBS二极管的结构的示意性图示。此处，总体上是N型的碳化硅的本体1具有第一表面3和第二表面7。衬底1由N+型低电阻率衬底1A和N型外延层1B形成。例如，衬底1A具有包括在40μm与500μm之间的厚度，通常为350μm，和包括在10mΩ·cm与30mΩ·cm之间的电阻率，通常为20mΩ·cm；外延层1B具有包括在3μm与15μm之间的厚度和包括在10¹⁵与5·10¹⁶之间的掺杂水平(level)。外延层1B容纳有P型注入区域2，该P型注入区域2面朝本体1的第一表面3。金属的欧姆接触区域4在第一表面3上在注入区域2之上延伸。更薄的第一金属层5在外延层1B和欧姆接触区域4之上延伸，并且在注入区域2处形成肖特基接触。比第一金属层5更厚的第二金属层6在第一金属层5之上延伸。

在俯视平面图中，注入区域2可以是纵向延伸并且垂直于绘图平面的条状的，或者具有例如根据规则或者不规则几何图(诸如，正方形、长方形、多边形、圆形等)的边的任何其他形状。