[发明专利]集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件

说明书

本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及碳化硅功率半导体器件，具体为集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件，用以实现碳化硅功率器件与反向续流二极管的集成，集成的肖特基势垒FWD可以实现较低的二极管导通压降和减少反向恢复时间和损耗。本发明可以较好地降低碳化硅功率半导体器件的应用成本和减少器件应用时的外围器件数，具有较大的应用价值。

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，尤其涉碳化硅功率半导体器件，具体为集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件。

背景技术

碳化硅材料与硅材料相比，具有较大的禁带宽度、较高的载流子饱和速率和较大的热导率等优良特性，因此使用碳化硅材料制作的电力电子器件性能远超硅材料；采用碳化硅材料制作的功率器件具有更低的导通损耗、开关损耗以及更好的电压阻断能力，因此具有广阔的应用前景。

通常，大部分功率器件被用在带有感性负载的开关电路中，这就需要给功率器件反并联续流二极管(Free-wheeling diode，FWD)。传统的做法是在功率器件外部并联一个FWD，或是将FWD和功率器件封装在一起；而对于碳化硅功率器件而言，由于常规碳化硅PN结二极管的导通压降较高，同时对于功率器件而言，具有一层较厚且掺杂浓度较低的漂移区，因此，利用功率器件体身制作的反向续流的PIN二极管具有更高的导通压降、反向恢复时间和损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件，用以实现碳化硅功率器件与FWD的集成，同时降低集成的碳化硅二极管导通压降和减少反向恢复时间和损耗。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件，包括自上而下依次层叠设置的金属化阴极1、N型漂移区2、金属化阳极3，其中：

所述N型漂移区2的下表面为背面结构，所述背面结构包括：N型缓冲层4、N型阳极区17、P型阳极区18；所述N型阳极区17与P型阳极区18相邻接、且均位于N型缓冲层4下方，两者与金属化阳极的上表面形成欧姆接触；

所述N型漂移区2的上表面为正面结构，所述正面结构包括：第一P型区5、P型阴极区6、第一N型区7、第二P型区8、第二N型区12、沟槽9及沟槽内的氧化层10和栅极11；所述沟槽9开设于N型漂移区2上表面的一侧，所述沟槽9内部填充有氧化层10，且氧化层10中设置有栅极11、氧化层10下方设置有第二P型区8；所述第一P型区5位于N型漂移区2的上方，所述P型阴极区6与第一N型区7相邻接、且均位于第一P型区5的上方，所述P型阴极区6与第一N型区7的上方与金属化阴极1形成欧姆接触，所述第一P型区5、第一N型区7均与氧化层10相接触；所述第二N型区12贯穿第一P型区5与P型阴极区6，且第二N型区12的上方与金属化阴极1形成肖特基势垒接触，下方与N型漂移区相接触。

进一步的，所述器件还包括第三N型区13，所述第三N型区13上、下分别与第一N型区7、N型漂移区2相接触，左、右分别与第一P型区5、氧化层10相接触。

一种集成高速反向续流二极管的双极型碳化硅半导体功率器件，包括自上而下依次层叠设置的金属化阴极(K)、N型漂移区、金属化阳极(A)，其中：

所述N型漂移区2的下表面为背面结构，所述背面结构包括：N型缓冲层4、N型阳极区17、P型阳极区18；所述N型阳极区17与P型阳极区18相邻接、且均位于N型缓冲层4下方，两者与金属化阳极的上表面形成欧姆接触；