[发明专利]高压碳化硅肖特基二极管倒装芯片阵列

说明书

一种碳化硅芯片阵列包括碳化硅衬底、在碳化硅衬底的顶部的碳化硅层、连接到碳化硅衬底的第一金属接触件、以及分别连接到第一部分和第二部分的两个第二金属接触件。碳化硅层比碳化硅衬底更薄，并具有更低的掺杂度。碳化硅层包括彼此分离的第一部分和第二部分。每个第二金属接触件与第一金属接触件都形成一个半导体器件。第一部分和第二部分中的至少一个包含一个相对于碳化硅衬底而倾斜的侧面。这种结构提高了击穿电压，并降低了所得碳化硅二极管阵列的漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别涉及碳化硅二极管。

背景技术

二极管对(Diode pairs)通常应用于电源，如AC/AC转换器。例如，AC/AC转换器可以包含双向开关1(如图1所示)，其有两个二极管3，这两个二极管3的阴极5和两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)9的集电极7全部连接在一起，而两个二极管3的阳极11分别连接到两个IGBT9的发射极13。这两个二极管3形成上述双向开关1中的一对二极管对。

实现二极管对的常用方法是使用形成阵列的碳化硅(SiC)二极管。碳化硅允许制造肖特基二极管。这些二极管的静态性能与由硅制造的那些二极管相当。而且，基于碳化硅的肖特基二极管不会遭受开关损耗。但是，现有的碳化硅二极管经常遇到其他问题，包括但不限于较大的正向漏电流和较小的反向击穿电压，这降低了碳化硅二极管的性能。

发明内容

鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种替代的碳化硅二极管阵列，其能够消除或至少缓解上述技术问题。

上述目的是通过主要权利要求的特征组合来实现；从属权利要求还披露了本发明的其他有利实施例。

本领域技术人员将从以下描述获得本发明的其他目的。因此，上述目的陈述不是穷尽的，而仅是用于说明本发明众多目的中的一些目的。

因此，本发明一方面提供一种碳化硅芯片阵列，其包含碳化硅衬底；在碳化硅衬底的顶部的碳化硅层；连接到碳化硅衬底的第一金属接触件；以及分别连接到第一部分和第二部分的两个第二金属接触件。其中碳化硅层比碳化硅衬底更薄，并具有更低的掺杂度。碳化硅层包括彼此分离的第一部分和第二部分。每个第二金属接触件与第一金属接触件都形成一个半导体器件。第一部分和第二部分中的至少一个包含相对于碳化硅衬底而倾斜的侧面。

优选地，第一部分和第二部分各自包含彼此相对的一个侧面。第一个金属接触件位于两个侧面之间。

更优选地，第一部分和第二部分中的至少一个还至少部分地沿侧面包含多个P-型碳化硅。

根据优选实施例的一个变型，多个P-型碳化硅埋藏在侧面下方一定距离处。

或者，多个P-型碳化硅的边缘与所述侧面基本接触。

根据优选实施例的另一变型，第一金属接触件用作公共阴极，而第二金属接触件用作阳极。

根据优选实施例的另一变型，半导体器件是二极管，使得碳化硅芯片阵列形成一对二极管对。

在一个具体实施方式中，第一金属接触件或第二金属接触件是通过种子层沉积和随后电镀形成的。

在另一个具体实施方式中，倾斜槽深度为2μm至300μm。

在另一个具体实施方式中，碳化硅芯片阵列还包含在碳化硅衬底的顶部的电介质层，电介质层完全封装住碳化硅层。

优选地，电介质层是由适于防止第一金属接触件与侧面之间反向漏电流或击穿的材料制成的。

在另一个具体实施方式中，第一金属接触件或第二金属接触件是由选自以下的金属制成的：钛(Ti)、镍(Ni)、氮化钛(TiN)、钛铝(TiAl)和铂(Pt)。

在另一个具体实施方式中，侧面与碳化硅衬底的顶面形成一个等于或大于45°的角度。