[发明专利]集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET功率器件

说明书

一种集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET功率器件，属于半导体功率器件技术领域。所述功率器件包括N型漂移区、位于N型漂移区上表面的正面结构和位于漂移区下表面的背面结构，背面结构包括N型漏极区，以及与N型漏极区欧姆接触的金属化漏极，正面结构包括N型源极区，以及与N型源极区欧姆接触的金属化源极。相较于现有的结构，本发明功率器件可以获得较高的沟道迁移率、较低的导通电阻，集成反向续流的肖特基势垒二极管有效提高了器件的集成度，降低了应用成本。

技术领域

本发明属于半导体功率器件技术领域，涉及一种碳化硅功率半导体器件，具体涉及一种集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET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器件。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向并联续流二极管(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。由于常规碳化硅PN结二极管的导通压降较高，且功率器件具有一层较厚且掺杂浓度较低的漂移区，利用碳化硅多子器件自身反向PIN二极管作为续流二极管时，会造成更高导通压降、更长反向恢复时间和更高的反向导通损耗，同时会引起碳化硅材料的双极性退化效应，对器件的可靠性带来严峻的挑战。

与此同时，对于传统的垂直型碳化硅JFET功率器件，由于关断时沟道完全被夹断，根本是无法通过PIN二极管实现反向恢复的，必须依靠外并联一个FWD来实现其反向恢复，导致应用成本高。

为了实现碳化硅JFET功率器件的自我反向恢复功能，降低应用成本，提升器件性能，本发明提出了在垂直碳化硅JFET功率器件元胞中集成肖特基势垒二极管的新结构，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET功率器件，实现了碳化硅JFET功率器件与FWD的集成，降低应用成本，提升器件性能，打破了传统碳化硅JFET功率器件无法实现自我反向恢复功能的限制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET功率器件，其特征在于，所述功率器件包括N型漂移区、位于N型漂移区上表面的正面结构和位于漂移区下表面的背面结构，所述背面结构包括N型漏极区，以及与N型漏极区欧姆接触的金属化漏极，所述正面结构包括N型源极区10，以及与N型源极区欧姆接触的金属化源极。

进一步地，所述正面结构还包括N型沟道区11、位于N型沟道区左右两侧或一侧的栅极P型区、以及与栅极P型区欧姆接触的金属化栅极；所述栅极P型区与N型源极区接触。

进一步地，所述正面结构的左右两侧或一侧还可设置源极P型区，以及与源极P型区欧姆接触的金属化源极；所述源极P型区与N型源极区接触。

进一步地，所述正面结构的左右两侧或一侧还可设置肖特基接触N型区，所述肖特基接触N型区通过肖特基接触与金属化源极形成肖特基续流二极管，即FWD。

进一步地，所述功率器件选用碳化硅材料，具有禁带宽度宽、耐高温和临界击穿场强高等优点。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供了一种集成反向肖特基续流二极管的可逆导碳化硅JFET功率器件，相较于现有的结构，本发明的功率器件可以集成反向续流的肖特基势垒二极管，有效提高了器件的集成度，降低了应用成本。