[发明专利]一种碳化硅沟槽肖特基二极管器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅沟槽肖特基二极管器件，由下至上包括：阴极电极、衬底层、N型SiC外延层、沟槽、介质层、导电层及阳极电极，复数个的沟槽位于N型SiC外延层的顶部，介质层和导电层依次填充在沟槽内，还包括P型区，该P型区嵌入于部分沟槽之间并位于N型SiC外延层与阳极电极的连接处。本发明既可以提高器件的正向导通电流密度，又可以提高浪涌能力。

技术领域

本发明属于半导体器件制作工艺，特别涉及一种碳化硅沟槽肖特基二极管器件及其制备方法。

背景技术

碳化硅（SiC）由于具有高禁带宽度、高热导率、高临界击穿电场强度、高电子迁移率等一系列优异的材料性能，满足了未来电力电子器件在高温、高频、大功率以及抗恶劣环境等方面的要求，其产业化进程备受瞩目。自从2001年开始商业化以来，SiC肖特基二极管在市场上已经得到了广泛应用，多家厂商的SiC肖特基二极管已经更新迭代了多次。

现阶段，市场上主流的SiC肖特二极管结构为JBS/MPS结构，如图1所示，这种结构通过离子注入的方式在N型SiC外延层表面引入规律性的P型区。通过调制P型区的间距，使得器件在反向工作时，由PN结来屏蔽肖特基表面的电场强度，从而降低反向漏电流。然而，由于P+区域为正向工作时为不导电区域，加上PN结自然耗尽层的存在，会极大的升高了器件的导通电阻，降低器件的正向特性。

为了降低P+区域引入的自然耗尽层的影响，传统的硅基肖特基二极管一般采用沟槽栅肖特基二极管（TMBS）结构，如图2所示。这种器件反向工作时可以通过沟槽深度与间距的调节控制降低器件的反向漏电流，而正向工作时，由于具有不具备P+耗尽层的影响，正向导通电流密度具有明显高于传统JBS/MPS结构。

然而，在实际电路工作过程中，由于存在一系列的干扰及震荡冲击，浪涌性能被视为碳化硅肖特基二极管的一项重要特性。为了提升抗浪涌特性，传统的SiC JBS/MPS结构。当器件受到浪涌电流冲击时，可以通过PiN开启引入电导调制效应来抗浪涌电流的作用。而对于TMBS结构，由于没有P型注入区不能通过电导调制效应提高抗浪涌电流能力。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种具有抗浪涌电流能力的碳化硅沟槽肖特基二极管器件及其制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种碳化硅沟槽肖特基二极管器件及其制备方法，既可以提高器件的正向导通电流密度，又可以提高浪涌能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种碳化硅沟槽肖特基二极管器件，由下至上包括：阴极电极、衬底层、N型SiC外延层、沟槽、介质层、导电层及阳极电极，复数个的沟槽位于N型SiC外延层的顶部，介质层和导电层依次填充在沟槽内，还包括P型区，该P型区嵌入于部分沟槽之间并位于N型SiC外延层与阳极电极的连接处。

优选的，P型区呈规律性阵列嵌入。

优选的，P型区的上边界突出于沟槽之上并与阳极电极相连，下边界位于沟槽顶部或之上。

优选的，介质层从P型区的下边界向上延伸至P型区的侧边界。

优选的，P型区位于N型SiC外延层内，并且P型区的上边界与阳极电极相连。

优选的，P型区的上边界突出于沟槽之上并与阳极电极相连，P型区的下边界位于N型SiC外延层内。

优选的，嵌入P型区的沟槽间距与未嵌入P型区的沟槽间距相同或不同。

优选的，P型区掺杂元素为B、Al或B/Al共掺杂形成，P型区的掺杂浓度范围为1E14cm^-3至5E21cm^-3。

优选的，P型区的形成方式为离子注入或外延生长。