[实用新型]一种具有倒T型p-plus区的碳化硅SBD器件元胞结构

说明书

本实用新型公开了一种具有倒T型p‑plus区的碳化硅SBD器件元胞结构，该元胞结构的p‑plus区分为上下两层；下层p‑plus区为二次外延构造的横向P块区阵列，上层p‑plus区为传统的注入工艺构造的纵向P块区阵列，对应位置的横向P块区阵列与纵向P块区阵列相接触形成倒T型的p‑plus区，相邻的倒T型p‑plus区将中间的肖特基区半包裹屏蔽住。本申请通过构造具有倒T型p‑plus区的碳化硅SBD器件元胞结构实现了肖特基区表面电场的减弱与屏蔽；此新型倒T型p‑plus结构会增加一定的正常导通阻抗，但能起到良好的肖特基区电场屏蔽保护作用，能实现较大的肖特基区面积与p‑plus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。

技术领域

本实用新型属于H01L 27/00类半导体器件技术领域，具体涉及一种具有倒T型p-plus区的碳化硅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)往往采用JBS结构，如图1所示，在器件的设计过程中存在两个问题：一个是，对于JBS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，对于高压SBD器件，主要应用在高压高频大电流领域，电路中的寄生参数会使得在高频开关过程中产生overshoot等尖峰毛刺，造成器件电流通路上的瞬时过压同时增加了开关过程的损耗；或由于功率负载等变化形成大的浪涌电压，因此SBD抗浪涌电压能力和过压保护也非常重要。现有SBD器件本身并不具备抗浪涌电压自抑制能力和过压保护能力，开关过程中的高频尖峰电压浪涌由器件本身承受，有时会导致器件的击穿失效，引起器件可靠性问题。本实用新型通过掩埋P区构造倒T型P Plus结构，保护内部的肖特基区，同时提供抗浪涌电压自抑制能力，有效解决这两个问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有倒T型p-plus区的碳化硅SBD器件元胞结构，该元胞结构的p-plus区分为两层，下层为二次外延构造的横向P块区阵列，上层为传统的注入工艺构造，且与掩埋P区接触；这样形成的倒T型p-plus区，相邻的倒T型p-plus区将中间的肖特基区半包裹屏蔽住，实现肖特基区表面电场的减弱与屏蔽；此新型倒T型p-plus结构能起到良好的肖特基区电场屏蔽保护作用，能实现较大的肖特基区面积与p-plus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。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有倒T型p-plus区的碳化硅SBD器件元胞结构，所述元胞结构的p-plus区分为上下两层；其中，下层p-plus区为二次外延构造的横向P块区阵列，上层p-plus区为传统的注入工艺构造的纵向P块区阵列，对应位置的所述横向P块区阵列与所述纵向P块区阵列相接触形成倒T型的p-plus区，相邻的倒T型p-plus区将中间的肖特基区半包裹屏蔽住，从而实现肖特基区表面电场的减弱与屏蔽。

本实用新型具有以下有益技术效果：