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专利号: 2020100929066
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:包括

元胞结构:包括阳极肖特基金属Ni接触区(1)、N‑低浓度外延层(4)、N+高浓度衬底层(5)、阴极金属Ni接触区(6);所述阳极肖特基金属Ni接触区(1)位于N‑低浓度外延层(4)上表面;所述N‑低浓度外延层(4)位于阳极肖特基金属Ni接触区(1)下表面与N+高浓度衬底层

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(5)上表面,且N‑低浓度外延层(4)掺入n型杂质浓度为3×10 cm ;所述N+高浓度衬底层(5)介于N‑低浓度外延层(4)下表面与阴极金属Ni接触区(6)上表面,且N+高浓度衬底层(5)

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掺入n型杂质浓度为3×10 cm ;所述阴极金属Ni接触区(6)位于N+高浓度衬底层(5)下表面;

终端结构:包括三阶斜台面金属Ni场板(7)、氮化层Si3N4(2)、氧化层SiO2(3)、N‑低浓度外延层(4)、N+高浓度衬底层(5)、阴极金属Ni接触区(6);所述三阶斜台面金属Ni场板(7)位于氮化层Si3N4(2)和氧化层SiO2(3)上表面;第一层氮化层Si3N4(2)位于三阶斜台面金属Ni场板(7)下表面和氧化层SiO2(3)上表面;所述氧化层SiO2(3)介于第一层氮化层Si3N4(2)下表面与第二层氮化层Si3N4(2)上表面;所述第二层氮化层Si3N4(2)位于氧化层SiO2(3)下表面和N‑低浓度外延层(4)上表面;所述N‑低浓度外延层(4)介于第二层氮化层Si3N4(2)下表面与N+高浓度衬底层(5)上表面N‑低浓度外延层(4),且N‑低浓度外延层(4)掺入n型杂质浓

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度为3×10 cm ;所述N+高浓度衬底层(5)介于N‑低浓度外延层(4)下表面与阴极金属Ni接

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触区(6)上表面,且N+高浓度衬底层(5)掺入n型杂质浓度为3×10 cm ;所述阴极金属Ni接触区(6)位于N+高浓度衬底层(5)下表面;

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所述元胞结构和终端结构中,N‑低浓度外延层(4)掺入n型杂质浓度为3×10 cm ;N+高

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浓度衬底层(5)掺入n型杂质浓度为3×10 cm ;

所述元胞结构和终端结构存在如下几种情况:

①、N‑低浓度外延层(4)完全覆盖在N+高浓度衬底层(5)上表面;第一层氮化层Si3N4(2)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面和氧化层SiO2(3)下表面,其形状为直角梯形;氧化层SiO2(3)位于第一层氮化层Si3N4(2)右上表面和第二层氮化层Si3N4(2)下表面,其形状为直角梯形;第二层氮化层Si3N4(2)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面,其形状为直角梯形;阳极肖特基金属Ni接触区(1)位于N‑低浓度外延层(4)左上表面;斜台面金属Ni场板(7)为三阶斜台面,其与阳极肖特基金属Ni接触区(1)短接在一起,并覆盖于第一层氮化层Si3N4(2)、第二层氮化层Si3N4(2)和氧化层SiO2(3)的上表面;

该种情况的工艺如下:选取N+型<100>晶向区熔单晶衬底,外延生长N‑漂移区;其次,利用化学气相沉积CVD在外延层的表面上一层Si3N4,再利用化学气相沉积CVD在Si3N4上表面沉积一层SiO2,以及在SiO2的上表面沉积一层Si3N4,其形状为三明治结构;接下来使用化学刻蚀法将SiO2和Si3N4介质层刻蚀成多阶斜台面状;最后,在高真空炉内电子束蒸发金属Ni,形成良好的欧姆接触;涂胶光刻形成肖特基接触区域和多阶斜台阶金属场板区,淀积100nm厚的金属Ni;

②、N‑低浓度外延层(4)完全覆盖在N+高浓度衬底层(5)上表面;第一层氮化层Si3N4(2)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面和氧化层SiO2(3)下表面,其形状为直角梯形;氮化层Si3N4(2)位于第一层氧化层SiO2(3)右上表面和第二层氧化层SiO2(3)下表面,其形状为直角梯形;第二层氧化层SiO2(3)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面,其形状为直角梯形;阳极肖特基金属Ni接触区(1)位于N‑低浓度外延层(4)左上表面;斜台面金属Ni场板(7)为三阶斜台面,其与阳极肖特基金属Ni接触区(1)短接在一起,并覆盖于第一层氧化层SiO2(3)、第二层氧化层SiO2(3)和氮化层Si3N4(2)的上表面;

③、还包括完全相同的三个处于并排位置的高浓度掺杂P+区(8),其上表面与N‑低浓度外延层(4)上表面平齐,元高浓度掺杂P+区其余表面完全处于N‑低浓度外延层(4)的包围之中;还包括JTE区(9),其上表面与N‑低浓度外延层(4)上表面平齐,JTE区(9)其余表面完全处于N‑低浓度外延层(4)的包围之中;第一层氮化层Si3N4(2)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面和氧化层SiO2(3)下表面,其形状为直角梯形;氧化层SiO2(3)位于第一层氮化层Si3N4(2)右上表面和第二层氮化层Si3N4(2)下表面,其形状为直角梯形;第二层氮化层Si3N4(2)位于N‑低浓度外延层(4)右上表面,其形状为直角梯形;特基金属Ni接触区(1)位于N‑低浓度外延层(4)左上表面;斜台面金属Ni场板(7)为三阶斜台面,其与阳极肖特基金属Ni接触区(1)短接在一起,并覆盖于第一层氮化层Si3N4(2)、第二层氮化层Si3N4(2)和氧化层SiO2(3)的上表面;

④、还包括一种SiC绝缘栅双极型晶体管IGBT三阶斜台面场板结终端结构,包括栅极接触区、发射极接触区、斜台面金属Ni场板、N型集电极接触区、发射极、元胞区P型阱、过渡区P型阱、第一场限环、第二场限环、场氮化层、N型集电极、N型缓冲层、P型集电极、N型漂移区、场氧化层、栅氧化层、P型集电极接触区;P型集电极完全覆盖于P型集电极接触区上表面;N型缓冲层完全覆盖在P型集电极上界面;N型漂移区完全覆盖于整个N型缓冲层上表面;完全相同的两个处于并排位置的元胞区P型阱上表面与N型漂移区上表面平齐,元胞区P型阱其余表面完全处于N型漂移区的包围之中;过渡区P型阱上表面与N型漂移区上表面平齐,过渡区P型阱其余表面完全处于N型漂移区的包围之中;第一场限环上表面与N型漂移区上表面平齐,第一场限环其余表面完全处于N型漂移区的包围之中;第二场限环上表面与N型漂移区上表面平齐,第二场限环上其余表面完全处于N型漂移区的包围之中;N型集电极上表面与N型漂移区上表面平齐,N型集电极其余表面完全处于N型漂移区的包围之中;发射极为处于完全相同的三个并排位置的元胞区P型阱中掺杂碳化硅,上表面与元胞区P型阱平齐,其余表面被元胞区P型阱紧密包围;发射极上表面部分被栅氧化层所覆盖,另一部分被发射极接触区所覆盖;N型集电极上表面中间部分被N型集电极接触区所覆盖,N型集电极上表面右边被场氧化层所覆盖;栅氧化层部分覆盖于N型漂移区上表面,其余部分分别覆盖于发射极上表面,元胞区P型阱或过渡区P型阱上表面;场氧化层覆盖过渡区P型阱右端上表面、N型漂移区、第一场限环、第二场限环、第三场限环的部分上表面,以及N型集电极的上表面的两边;栅极接触区处于栅氧化层之上,与发射极接触区、N型漂移区、元胞区P型阱或过渡区P型阱、发射极做介质隔离;发射极接触区左右两侧与栅氧化层或场氧化层紧邻,覆盖于发射极、元胞区P型阱或过渡区P型阱的上表面;三个完全相同的并排的斜台面金属Ni场板分别覆盖于第一场限环、第二场限环的上表面,金属场板的其余部分表面与场氧化层接触,与N型漂移区不直接接触。

2.根据权利要求1所述的SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:所述阳极肖特基金属Ni接触区(1)的材料为Ti、Al、Pt中的一种。

3.根据权利要求1所述的SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:所述阴极金属Ni接触区(6)的材料为Ti、Al、Au、Pt、Pb中的一种。

4.根据权利要求1所述的SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:所述斜台面金属场板(7)的材料为Ti和Al中的一种。

5.根据权利要求1所述的SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:所述氮化层Si3N4(2)和氧化层SiO2(3)能够使用AlN进行替换。

6.根据权利要求1所述的SiC肖特基二极管三阶斜台面结终端结构,其特征在于:所述的三阶斜台面金属场板能够使用二阶斜台面金属场板和四阶斜台面金属场板进行替换。