CN217134381U - 一种n型碳化硅肖特基二极管结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种N型碳化硅肖特基二极管结构包括由下至上依次设置的阴极金属层、N+碳化硅衬底、N‑外延层及阳极金属层，N‑外延层其上端面设有若干个沟槽，沟槽的槽口与N‑外延层的上端面齐平，沟槽的槽底壁和槽侧壁上设有一层绝缘层；沟槽内由下至上设有两层多晶硅层且每层多晶硅层均包括交替设置且互相固定连接的条状N型阱区和条状P型阱区；上层中的阱区与下层中的阱区垂直设置。本实用新型在二极管反向偏置时由于沟槽的设置可以将耗尽层扩展，得到较大的击穿电压，而沟槽内横纵设置的N型阱区和P型阱区具有横向耗尽和纵向耗尽，进一步使反向电压仅有极小部份落在肖特基势垒上，击穿电压得到极大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种N型碳化硅肖特基二极管结构。
背景技术
碳化硅(SiC)材料凭借其优良的性能成为了国际上功率半导体器件的研究热点。碳化硅(SiC)相比传统的硅材料具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率高等优势。禁带宽度大使碳化硅的本征载流子浓度低，从而减小了器件的反向电流；高的击穿场强可以大大提高功率器件的反向击穿电压，并且可以降低器件导通时的电阻；高热导率可以大大提高器件可以工作的最高工作温度；并且在众多高功率应用场合，比如：高速铁路、混合动力汽车、智能高压直流输电等领域，碳化硅基器件均被赋予了很高的期望。同时，碳化硅功率器件能够有效降低功率损耗，故此被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。如何提高碳化硅肖特基二极管的击穿电压是本领域目前关注的一方面。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种N型碳化硅肖特基二极管结构，在二极管反向偏置时由于沟槽的设置可以将耗尽层扩展，得到较大的击穿电压，而沟槽内横纵设置的N型阱区和P型阱区具有横向耗尽和纵向耗尽，进一步使反向电压仅有极小部份落在肖特基势垒上，击穿电压得到极大提高。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种N型碳化硅肖特基二极管结构，包括由下至上依次设置的阴极金属层、N+碳化硅衬底、N-外延层及阳极金属层，N-外延层其上端面设有若干个沟槽，沟槽的槽口与N-外延层的上端面齐平，沟槽的槽底壁和槽侧壁上设有一层绝缘层；
沟槽内由下至上设有两层多晶硅层且每层多晶硅层均包括交替设置且互相固定连接的条状N型阱区和条状P型阱区；上层中的阱区与下层中的阱区垂直设置。在沟槽中沉积P型高掺杂剂的多晶硅以及N型高掺杂的多晶硅，最后对在N-外延层表面上的氧化层和多晶硅层进行平面腐蚀处理或化学机械，最终清除掉外延层表面上的氧化层。其中，N型阱区和P型阱区的形成过程为：先在沟槽处高能量注入N型杂质，用于形成下层多晶硅层的N型阱区，然后在光刻胶的遮挡下，选择性高能量注入P型杂质，用于形成条状的P型阱区；然后进行平面腐蚀处理或化学机械，然后再在前述形成的下层多晶硅层上重复前述过程即可。
进一步的技术方案是，绝缘层为二氧化硅层；沟槽的形状为矩形槽且沟槽的底端距离N-外延层的下端面设有间距。
进一步的技术方案是，二氧化硅层的厚度为0.02um至0.5um。
进一步的技术方案为，沟槽的深度为1um至4um，宽度为0.2um至3.0um。沟槽内的阱区可以采用外延生长或沉积后退火的方式形成。
进一步的技术方案为，阴极金属层与所述N+碳化硅衬底欧姆接触；所述阳极金属层与上层多晶硅层中的N型阱区为肖特基接触、与上层多晶硅层中的P型阱区为肖特基接触。
本实用新型的优点和有益效果在于：在二极管反向偏置时由于沟槽的设置可以将耗尽层扩展，得到较大的击穿电压，而沟槽内横纵设置的N型阱区和P型阱区具有横向耗尽和纵向耗尽，进一步使反向电压仅有极小部份落在肖特基势垒上，击穿电压得到极大提高。
附图说明
图1是本实用新型一种N型碳化硅肖特基二极管结构的示意图；
图2是图1中沟槽内部多晶硅层的俯视透视图；
图3是图2中下层多晶硅层的示意图。
图中：1、阴极金属层；2、N+碳化硅衬底；3、N-外延层；4、阳极金属层；5、沟槽；6、绝缘层；7、N型阱区；8、P型阱区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1至图3所示，本实用新型是一种N型碳化硅肖特基二极管结构，包括由下至上依次设置的阴极金属层1、N+碳化硅衬底2、N-外延层3及阳极金属层4，N-外延层3其上端面设有若干个沟槽5，沟槽5的槽口与N-外延层3的上端面齐平，沟槽5的槽底壁和槽侧壁上设有一层绝缘层6；沟槽5内由下至上设有两层多晶硅层且每层多晶硅层均包括交替设置且互相固定连接的条状N型阱区7和条状P型阱区8；上层中的阱区与下层中的阱区垂直设置。绝缘层6为二氧化硅层；沟槽5的形状为矩形槽且沟槽5的底端距离N-外延层3的下端面设有间距。二氧化硅层的厚度为0.02um至0.5um。沟槽5的深度为1um至4um，宽度为0.2um至3.0um。阴极金属层1与所述N+碳化硅衬底2欧姆接触；所述阳极金属层4与上层多晶硅层中的N型阱区7为肖特基接触、与上层多晶硅层中的P型阱区8为肖特基接触。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种N型碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，包括由下至上依次设置的阴极金属层、N+碳化硅衬底、N-外延层及阳极金属层，N-外延层其上端面设有若干个沟槽，沟槽的槽口与N-外延层的上端面齐平，沟槽的槽底壁和槽侧壁上设有一层绝缘层；
沟槽内由下至上设有两层多晶硅层且每层多晶硅层均包括交替设置且互相固定连接的条状N型阱区和条状P型阱区；上层中的阱区与下层中的阱区垂直设置。
2.根据权利要求1所述的一种N型碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅层；沟槽的形状为矩形槽且沟槽的底端距离N-外延层的下端面设有间距。
3.根据权利要求2所述的一种N型碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述二氧化硅层的厚度为0.02um至0.5um。
4.根据权利要求3所述的一种N型碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述沟槽的深度为1um至4um，宽度为0.2um至3.0um。
5.根据权利要求4所述的一种N型碳化硅肖特基二极管结构，其特征在于，所述阴极金属层与所述N+碳化硅衬底欧姆接触；所述阳极金属层与上层多晶硅层中的N型阱区为肖特基接触、与上层多晶硅层中的P型阱区为肖特基接触。
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Publications (1)
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| CN202220989789.8U Active CN217134381U (zh) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | 一种n型碳化硅肖特基二极管结构 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-04-27 CN CN202220989789.8U patent/CN217134381U/zh active Active
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