[发明专利]一种沟槽结构肖特基半导体装置

说明书

本发明公开了一种沟槽结构肖特基半导体装置，为肖特基整流器件，在漂移层中设置反型区或在沟槽底部设置浮空结构，同时设置反型区或浮空结构远离漂移层表面，以此降低沟槽结构绝缘材料电场，提高器件可靠性，增加反向偏压下电场纵向变化，降低器件导通电阻。

技术领域

本发明涉及到一种沟槽结构肖特基半导体装置。

背景技术

肖特基器件因其具有低开启压降和快速开关特性被广泛应用，已成为整流器件发展的重要趋势；肖特基器件也有反向阻断压降低、漏电流大和导通电阻大的缺点，应用范围受到限制。

人们提出了新结构用于改进肖特基的反向阻断特性，一类新结构在肖特基器件表面引入P型导电材料，改善了器件的反向阻断电压和漏电流特性，同时也在器件正向导通时引入少子，降低了器件的开关性能；第二类新结构在器件表面引入MIS结构，通过将表面电势引入器件内部，以此提高器件反向阻断压降或者导通电阻，此方法因在器件内设置绝缘材料，使得器件的可靠性受到影响；第三类新结构在器件内引入P型导电材料，以此改变漂移区电场，提高器件的反向阻断电压，因需要多次外延制造工艺，带来器件的制造流程复杂和制造成本极大升高的问题。

发明内容

本发明针对上述的一个或多个问题提出，提供一种沟槽结构肖特基半导体装置。

一种沟槽结构肖特基半导体装置，衬底层，为高浓度掺杂第一导电半导体材料；漂移层，位于衬底层之上，为第一导电半导体材料；多个沟槽，位于漂移层中，沟槽内壁设置绝缘材料，沟槽内填充导电材料，导电材料包括为金属或掺杂多晶硅，沟槽底部位于漂移层中；多个第二导电半导体材料区，位于漂移层和衬底层之间，为第二导电半导体材料；肖特基势垒结，位于沟槽之间漂移层表面；肖特基势垒结下部漂移层的底部为第二导电半导体材料区，沟槽下部漂移层的底部为衬底层；上表面电极层，包括为金属，连接肖特基势垒结和沟槽内导电材料；下表面电极层，包括为金属，位于衬底层背部。第二导电半导体材料区的制造，可以先形成于衬底层表面部分区域，在衬底层表面外延生长漂移层，然后沟槽结构制造，在制造过程中，通过扩散在漂移层底部形成反型区，同时降低第二导电半导体材料区的有效P型杂质掺杂浓度。本发明的肖特基，在漂移层底部设置反型区，在反向偏压下，在沟槽底部形成极值电场，降低器件导通电阻，降低沟槽底部强电场，提高器件可靠性。

一种沟槽结构肖特基半导体装置，衬底层，为高浓度掺杂第一导电半导体材料；漂移层，位于衬底层之上，为第一导电半导体材料；多个沟槽，位于漂移层中，沟槽内壁设置绝缘材料，沟槽内下部填充导电材料，沟槽内上部填充导电材料，沟槽内上部和下部导电材料通过绝缘层隔离，导电材料包括为金属或掺杂多晶半导体材料，沟槽底部位于漂移层中；第二导电半导体材料区，位于沟槽底部，临靠衬底层，为第二导电半导体材料；肖特基势垒结，位于沟槽之间漂移层表面；上表面电极层，包括为金属，连接肖特基势垒结和沟槽内上部导电材料；下表面电极层，包括为金属，位于衬底层背部。沟槽内上部和下部导电材料之间的绝缘层为第二绝缘材料，包括为氮化硅和陶瓷，第二绝缘材料为厚绝缘层，厚度大于一个微米。本发明的肖特基，在漂移层底部设置反型区，在反向偏压下，在沟槽底部形成极值电场，降低器件导通电阻，降低沟槽底部强电场，提高器件可靠性。