[发明专利]一种含NiO/SiC异质结的SiC MPS二极管

说明书

本发明公开了一种含NiO/SiC异质结的SiC MPS二极管，包括衬底，衬底上依次为n‑SiC缓冲层、n‑SiC漂移区，n‑SiC漂移区上端面覆盖有阳极，衬底下端面覆盖有阴极，n‑SiC漂移区上表面靠近阳极位置处间隔镶嵌有若干p‑NiO结区。本发明解决了现有技术中存在的SiC MPS二极管正向开启电压过高、通态电阻过大的问题。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种含NiO/SiC异质结的SiC MPS二极管。

背景技术

碳化硅(SiC)材料具有禁带宽度大、热导率高、临界击穿电场强度高、饱和载流子漂移速度大及热稳定性好等特点，是制造功率半导体器件的理想材料。使用SiC制作的大功率器件同Si器件相比，通态压降更低、工作频率更高、功耗更低、体积更小以及更好的耐高温特性，更适用于电力电子电路。其中SiC MPS二极管既具有PIN的高阻断电压、低漏电流特点，又具有SBD的快开关速度、小开启电压等优点。应用在电力电子、开关电源电路中能同时兼顾高频率与低损耗，达到了改善电路性能的目的。

然而，由于SiC pn结正向开启电压较大，SiC MPS二极管中的pn结往往需要在较高的正向电压时才能向漂移区注入空穴。因此，SiC MPS二极管相较于普通SiC JBS二极管的优势仅在于具有较好的抗浪涌性能，其正向导通特性并无优势。

Josef Lutz等人2016年在文章《Various structures of 1200V SiC MPS diodemodels and their simulated surge current behavior in comparison tomeasurement》中通过研究发现，增加SiC MPS二极管中pin区的面积比例可以降低pin导通所需的正向电压，使二极管获得更高的电流密度。但增加pin区的面积比例会造成肖特基区面积比例下降，使得二极管在pin区域导通前的电流密度较低，造成SiC MPS二极管通态性能变差。

Na Ren等2019年在文章《1.2-kV 4H-SiC Merged PiN Schottky Diode WithImproved Surge Current Capability》中对SiC MPS二极管的进行了研究，通过优化p+区的面积比例与分布，将p+区的阳极制作为良好欧姆接触等方法，有效降低了SiC MPS二极管pin区导通所需的正向电压，明显提升了SiC MPS二极管的抗浪涌能力。但在SiC MPS二极管正向导通状态下，所集成的pin不能导通，SiC MPS二极管抗浪涌性能的提升总需以牺牲通态性能作为代价。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高性能、高可行性的技术方案，用于改善SiC MPS二极管优良抗浪涌性能与优良通态性能之间难以同时兼顾的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种含NiO/SiC异质结的SiC MPS二极管，解决了现有技术中存在的SiC同质PIN结构开启电压过大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种含NiO/SiC异质结的SiC MPS二极管，包括衬底，衬底上依次为n-SiC缓冲层、n-SiC漂移区，n-SiC漂移区上端面覆盖有阳极，衬底下端面覆盖有阴极，n-SiC漂移区上表面靠近阳极位置处间隔镶嵌有若干p-NiO结区。

本发明的特点还在于，

p-NiO结区的下端面有p-SiC结区，p-SiC结区材料为p型SiC，p-SiC结区的结深为0.5μm，p-SiC结区的宽度为0.2μm-0.9μm。

p-NiO结区材料为p型NiO，p-NiO结区的厚度为0.5μm-5μm，p-NiO结区的宽度为0.5μm-10μm。

衬底材料为n型SiC，衬底的厚度为50μm-1mm，衬底的上下端表面积为1.0mm²-2.25cm²。