[发明专利]一种SiC MPS二极管器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种SiC MPS二极管器件及其制备方法，属于微电子技术领域，包括自下而上依次设置的阴极、N+衬底、N‑外延层、P+注入区和阳极，其特征在于，两个所述P+注入区之间设置有沟槽结构，在沟槽结构两侧与P+注入区之间分别设有N+注入区，且所述N+注入区将P+注入区包围在内，形成阱结构；本发明SiC MPS二极管器件设有沟槽结构，集成了沟槽结构的SiC MPS二极管器件可以促使PiN结构与肖特基结构体内电势在器件正向导通时更加均匀，接近PiN体内电势分布情况，有效抑制器件出现压降急速返回的现象，在沟槽型SiC MPS二极管的基础上，在原有的PiN二极管上多进行一次N+注入，目的是提高PiN晶体管注入效率，提高器件的浪涌能力。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种SiC MPS二极管器件及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电力电子系统的不断发展，对系统中的功率器件提出了更高的要求。Si基电力电子器件由于材料本身的限制已无法满足系统应用的要求。碳化硅(SiC)材料作为第三代半导体材料的代表，在诸多特性上均远好于Si 材料。

SiC功率系统中，一个好的整流器需要小开启电压、大导通电流、低漏电流，高击穿电压以及高开关速度，而同时具有这些特点是我们追求的最理想目标。MPS(Merged PiN/Schottky)便是一种结合了PiN和SBD优点的器件，该结构的正向特性类似于SBD，具有小开启电压、大导通电流、快开关速度；而反向特性则更像PiN二极管，具有低漏电流、高击穿电压。采用MPS结构可使我们灵活地选择势垒低的金属作为肖特基接触而不用担心反向漏电流会增加。此外，SiC材料的优良性能与MPS结构的优势相结合能发挥更大的优势，也成为当今功率整流器件发展的趋势。

SiC MPS二极管器件存在的问题：目前的SiC MPS二极管，在开启时会出现正向电流回跳现象，称为“snapback”，同时双极退化会导致器件正向功能退化。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种SiC MPS二极管器件及其制备方法，进行N+注入的沟槽型SiC MPS二极管器件，可以有效抑制正向电流回跳现象的产生，增加器件的注入效率。

本发明的第一个目的是提供一种SiC MPS二极管器件，包括自下而上依次设置的阴极、N+衬底、N-外延层、P+注入区和阳极，两个所述P+注入区之间设置有沟槽结构，所述沟槽结构上淀积有肖特基金属，所述沟槽结构的深度小于所述P+注入区的深度，所述P+注入区表面为欧姆接触界面；

所述沟槽结构与所述P+注入区之间分别设有N+注入区，所述N+注入区将对应位置的所述P+注入区包围在内，形成阱结构，所述N+注入区的边缘位于沟槽结构上，但不被肖特基金属覆盖。

优选地，所述沟槽结构的宽度为1～2μm，深度为0.5～0.8μm。

优选地，所述P+注入区的深度为0.8～2μm，沟槽结构的边缘与P+注入区间距为0.2～0.8μm。

优选地，所述N+注入区的注入浓度高于所述N-外延层浓度。

优选地，所述N+注入区深度为3～4μm。

优选地，所述肖特基金属为Ti或者Ni。

本发明的第二个目的是提供上述SiC MPS二极管器件的制备方法，包括以下步骤：

S1、在N+衬底上通过外延生长形成N-外延层，通常将形成N-外延层的整体结构称为外延片；

S2、在N-外延层上制备SiO₂掩模层，用光刻刻蚀工艺形成掩模图形，通过N离子注入手段形成N+注入区；

S3、清洗掉注入掩模层，在表面形成新的掩模层，用光刻刻蚀工艺形成掩模图形，通过Al离子注入手段形成P+注入区；