[发明专利]超结碳化硅肖特基二极管

说明书

本发明公开一种超结碳化硅肖特基二极管，包括碳化硅衬底、外延层、氧化层及金属电极层，外延层设置于碳化硅衬底上，外延层上开设梯形沟槽；氧化层设置于梯形沟槽内，并且氧化层与外延层的倾斜侧壁之间设置有注入区；金属电极层包括上接触电极和下接触电极，上接触电极设置于外延层远离碳化硅衬底上，下接触电极设置于碳化硅衬底上。本发明通过在外延层上开设梯形沟槽，并且在外延层和氧化层之间设置注入区，即通过在梯形沟槽侧壁注入既可以作为超结效应的负电荷耗尽区，也可以作为结势垒肖特基效应的埋结，因此这种结构的二极管结合了超结结构的耐高电压和结势垒肖特基二极管的低反向漏电电流，提升了二极管的性能。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种超结碳化硅肖特基二极管。

背景技术

碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。碳化硅(SiC)是最有前景的宽禁带材料之一，具有优异的材料性能，使得碳化硅可以应用在肖特基势垒二极管上。然而，在肖特基势垒二极管中，高于10倍的临界电场导致了肖特基势垒二极管中更大的反向泄漏电流，即使得肖特基势垒二极管中的表面电场较大，从而降低了二极管的性能优势，不利于产品的使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种高击穿电压、减少表面电场的超结碳化硅肖特基二极管。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种超结碳化硅肖特基二极管，包括：

碳化硅衬底，所述碳化硅衬底的材料掺杂类型为第一导电类型；

外延层，所述外延层设置于所述碳化硅衬底上，所述外延层上开设梯形沟槽，所述外延层的材料掺杂类型为第一导电类型；

氧化层，所述氧化层设置于所述梯形沟槽内，并且所述氧化层与所述外延层的倾斜侧壁之间设置有第二导电类型的注入区；及

金属电极层，所述金属电极层包括上接触电极和下接触电极，所述上接触电极设置于所述外延层远离所述碳化硅衬底上，所述下接触电极设置于所述碳化硅衬底上。

在其中一个实施例中，所述氧化层包括承托片及倾斜片，所述碳化硅衬底上设置有承载区，所述承托片设置于所述承载区上，所述倾斜片设置于所述承托片上，所述倾斜片与所述外延层的倾斜侧壁之间形成注入区。

在其中一个实施例中，所述注入区的注入掺杂浓度为0.5×10¹⁶cm^-3～6×10¹⁷cm^-3。

在其中一个实施例中，所述上接触电极由所述外延层的一侧壁延伸至所述梯形沟槽，以使所述注入区形成封闭的区域。

在其中一个实施例中，所述上接触电极截断后的半边宽度为0.25μm～2.50μm。

在其中一个实施例中，所述梯形沟槽的梯形腰与垂直面之间的夹角θ小于90°。

在其中一个实施例中，所述夹角θ的大小为0°～75°。

在其中一个实施例中，所述注入区的深度为0.2μm～0.9μm。

在其中一个实施例中，所述梯形沟槽的高度为2μm～9μm。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：