[发明专利]一种具有多级沟槽的碳化硅SBD器件元胞结构

说明书

本发明公开了一种具有多级沟槽的碳化硅SBD器件元胞结构，所述元胞结构的N‑外延层中刻蚀有若干从上到下宽度依次递减的多级深沟槽；所述多级深沟槽的底部及侧壁通过一定角度的P‑Plus注入形成一圈P‑Plus结构，然后在多级深沟槽中填入绝缘介质、多晶硅或金属，当填充物为所述多晶硅或金属时，多晶硅或金属与肖特基区的肖特基接触金属相连。本申请通过在碳化硅SBD器件元胞中设置从上到下宽度依次递减的多级深沟槽结构和与其相连P Plus结构，构造出一种新颖的沟槽式SBD器件，能避免器件设计时单一宽度的沟槽结构导致的器件正向导通阻抗与肖特基区耐压及表面电场可靠性之间的矛盾，进一步增强SBD器件的耐压能力的同时保持较低的正向导通阻抗。

技术领域

本发明属于H01L 27/00类半导体器件技术领域，具体涉及一种具有多级沟槽的碳化硅SBD器件元胞结构。

背景技术

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。

目前，碳化硅肖特基二极管(Schottky barrier diodes，以下简称SBD)器件，尤其是高压SBD器件，其击穿电压和导通电阻的优化设计是互相影响和相互矛盾的，获得高击穿电压一般就很难获得低的导通电阻，特别是平面型JBS器件，高耐压设计时由于P PLUS区的注入深度受到工艺设备的限制，很难实现1um以上结深的P PLUS注入。业界针对这一问题提出了采用沟槽式SBD的结构，可以实现较深的P PLUS区构造。然而单一宽度沟槽的SBD结构在沟槽深度与器件正向导通阻抗之间需要折中考虑，而在沟槽间距和沟槽间肖特基区的耐压和表面电场强度之间也需要折中考虑，这给高耐压SBD器件的设计带来矛盾。本发明的目的就是提出了一种新颖的多级式沟槽结构，构造出一种新颖的沟槽式SBD器件，能避免器件设计时单一宽度的沟槽结构导致的器件正向导通阻抗与肖特基区耐压及表面电场可靠性之间的矛盾，进一步增强SBD器件的耐压能力的同时保持较低的正向导通阻抗。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有多级沟槽的碳化硅SBD器件元胞结构，其通过在碳化硅SBD器件元胞中结合上到下宽度依次递减的多级深沟槽结构和与其相连P Plus结构，构造出一种新颖的沟槽式SBD器件，能避免器件设计时单一宽度的沟槽结构导致的器件正向导通阻抗与肖特基区耐压及表面电场可靠性之间的矛盾，进一步增强SBD器件的耐压能力的同时保持较低的正向导通阻抗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有多级沟槽的碳化硅SBD器件元胞结构，所述元胞结构的N-外延层中刻蚀有若干从上到下宽度依次递减的多级深沟槽；所述多级深沟槽的底部及侧壁通过一定角度的P-Plus注入形成一圈P-Plus结构，然后在多级深沟槽中填入绝缘介质、多晶硅或金属，当填充物为所述多晶硅或金属时，多晶硅或金属与肖特基区的肖特基接触金属相连。

进一步，所述多级深沟槽由ICP，RIE或激光烧孔工艺制作而成。

进一步，所述金属为钨或钛。

本发明具有以下有益技术效果：

本申请通过在碳化硅SBD器件元胞中结合上到下宽度依次递减的多级深沟槽结构和与其相连P Plus结构，构造出一种新颖的沟槽式SBD器件，能避免器件设计时单一宽度的沟槽结构导致的器件正向导通阻抗与肖特基区耐压及表面电场可靠性之间的矛盾，进一步增强SBD器件的耐压能力的同时保持较低的正向导通阻抗。

附图说明