【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體，具體涉及一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、二極管雪崩整形器(diode?avalanche?shapers，das)是一種半導(dǎo)體延遲擊穿器件，是基于延遲擊穿效應(yīng)制備的器件，其可以在保持高耐壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速的導(dǎo)通速度，因而被廣泛應(yīng)用在脈沖功率技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。且隨著應(yīng)用場景的不斷增加，對器件的性能也提出了更高的要求。
2、傳統(tǒng)的硅基das器件可以通過降低漂移區(qū)的摻雜濃度，使得加偏置電壓時(shí)，器件內(nèi)部的電場呈梯形分布，從而延展了延遲雪崩發(fā)生的范圍，加快了器件的導(dǎo)通速度。隨著第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展，sic基器件逐漸稱為主流選擇。
3、然而，sic由于工藝原因很難做到較低的摻雜濃度以使電場呈現(xiàn)梯形分布，從而限制了sic基das器件的性能提升。因此，急需一種能夠改進(jìn)sic基das器件電場分布的技術(shù)，以提升器件性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本專利技術(shù)提供了一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器及其制備方法。本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
2、第一方面，本專利技術(shù)提出了一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，包括：sic襯底、sic外延層、溝槽區(qū)、p+區(qū)、浮動(dòng)結(jié)區(qū)、負(fù)電極和正電極；其中，
3、sic襯底具有第一上表面、第二上表面以及兩個(gè)斜角側(cè)邊；第二上表面位于第一上表面上方，且第二上表面的長度小于第一上表面的長度；兩個(gè)斜角側(cè)邊對稱分布在第二上表
4、sic外延層位于sic襯底的第二上表面上方，且為梯形結(jié)構(gòu)；sic外延層的兩個(gè)側(cè)邊分別與sic襯底的兩個(gè)斜角側(cè)邊位于同一條直線上；
5、溝槽區(qū)設(shè)置在sic外延層的表層，包括均勻分布的多個(gè)溝槽；
6、p+區(qū)自溝槽區(qū)兩側(cè)的sic外延層上表面向下延伸至溝槽區(qū)下方，并形成u型結(jié)構(gòu)；p+區(qū)的底部向下形成有多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)；凸起結(jié)構(gòu)的數(shù)量和溝槽的數(shù)量相同，且多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置在多個(gè)溝槽的正下方；
7、浮動(dòng)結(jié)區(qū)設(shè)置在sic外延層內(nèi)部的中線位置處，包括多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)；p+型浮動(dòng)結(jié)的數(shù)量和溝槽的數(shù)量以及凸起結(jié)構(gòu)的數(shù)量相同；且多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)對應(yīng)設(shè)置在多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)的正下方；
8、負(fù)電極位于sic襯底下方；正電極位于sic外延層的上表面，并覆蓋溝槽區(qū)和部分p+區(qū)。
9、第二方面，本專利技術(shù)提出了一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器的制備方法，包括以下步驟：
10、在sic襯底上生長sic外延層的下半部分；
11、對sic外延層的下半部分進(jìn)行p型離子注入，以形成包括多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)的浮動(dòng)結(jié)區(qū)；其中，多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)均勻分布；
12、在得到的樣品上方生長sic外延層的上半部分，以形成完整的sic外延層，并將浮動(dòng)結(jié)區(qū)留在sic外延層內(nèi)部；
13、對sic外延層的表層進(jìn)行刻蝕，以形成包括多個(gè)溝槽的溝槽區(qū)；其中，多個(gè)溝槽對應(yīng)設(shè)置在多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)的正上方；
14、對溝槽區(qū)及其兩側(cè)的sic外延層進(jìn)行離子注入，以形成p+區(qū)；其中，p+區(qū)自溝槽區(qū)兩側(cè)的sic外延層上表面向下延伸至溝槽區(qū)下方，并形成u型結(jié)構(gòu)；p+區(qū)的底部向下形成有多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)；凸起結(jié)構(gòu)的數(shù)量和溝槽的數(shù)量相同，且多個(gè)凸起結(jié)構(gòu)對應(yīng)設(shè)置在多個(gè)溝槽的正下方；
15、對sic外延層的兩端進(jìn)行刻蝕，并深入至sic襯底內(nèi)，以使sic外延層呈梯形結(jié)構(gòu)，同時(shí)使sic襯底的部分側(cè)邊呈斜角狀；
16、分別在sic襯底的下方和sic外延層的上表面制備負(fù)電極和正電極。
17、本專利技術(shù)的有益效果：
18、1、本專利技術(shù)提供的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，在器件的外延層上表面設(shè)置了包括多個(gè)溝槽的溝槽區(qū)，同時(shí)在器件漂移區(qū)設(shè)置了包括多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)和浮動(dòng)結(jié)區(qū)；其中，多個(gè)p+型浮動(dòng)結(jié)位于多個(gè)溝槽的正下方，且兩者一一對應(yīng)。這樣設(shè)計(jì)的好處是結(jié)構(gòu)簡單，不需要較低的摻雜即可改善sic?das器件內(nèi)部電場梯形分布；當(dāng)器件施加反向脈沖電壓過程中，浮動(dòng)結(jié)的加入會使得原本的三角形或梯形形狀的縱向電場分布變?yōu)橐愿?dòng)結(jié)結(jié)構(gòu)為中心的上下兩個(gè)獨(dú)立的三角形或梯形形狀的縱向電場分布，這樣內(nèi)部電場分布更加均勻，延遲雪崩會發(fā)生在器件內(nèi)部整個(gè)區(qū)域，器件的開通速度更快。
19、2、本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的多溝槽加浮動(dòng)結(jié)的終端結(jié)構(gòu)有利于緩解器件表面的電場集中，將電場集中引入器件內(nèi)部，防止器件提前擊穿，進(jìn)一步提升了器件性能。
20、以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，包括：SiC襯底(1)、SiC外延層(2)、溝槽區(qū)(3)、P+區(qū)(4)、浮動(dòng)結(jié)區(qū)(5)、負(fù)電極(6)和正電極(7)；其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述SiC襯底(1)的兩個(gè)斜角側(cè)邊(13)與所述第一上表面(11)的反向延長線之間形成的角度θ1滿足70°≤θ1≤90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述溝槽(31)頂部的寬度W1的取值范圍為0.5μm～2μm；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述P+區(qū)(4)的摻雜濃度自上而下呈高斯摻雜分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述P+型浮動(dòng)結(jié)(51)的摻雜濃度為1×1016cm-3～1×1020cm-3，摻雜離子為硼離子或鋁離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述P+型浮動(dòng)結(jié)(51)的中線位置
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述P+型浮動(dòng)結(jié)(51)的寬度W2大于溝槽(31)頂部的寬度W1，且W2的取值范圍為1μm～3μm；相鄰兩個(gè)P+型浮動(dòng)結(jié)(51)的間距S2的取值范圍為0.2μm～4μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述SiC襯底(1)為N+型摻雜，摻雜濃度為1×1018cm-3～1×1020cm-3；所述SiC外延層(2)為N-型摻雜，摻雜濃度為1×1014cm-3～1×1017cm-3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器還包括鈍化層(8)；所述鈍化層(8)覆蓋部分所述P+區(qū)(4)，并且自所述SiC外延層(2)的上表面兩端向下延伸，經(jīng)過所述SiC外延層(2)的側(cè)邊和所述SiC襯底(1)的斜角側(cè)邊(13)，直至完全覆蓋所述SiC襯底(1)的第二上表面(12)。
10.一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，包括：sic襯底(1)、sic外延層(2)、溝槽區(qū)(3)、p+區(qū)(4)、浮動(dòng)結(jié)區(qū)(5)、負(fù)電極(6)和正電極(7)；其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述sic襯底(1)的兩個(gè)斜角側(cè)邊(13)與所述第一上表面(11)的反向延長線之間形成的角度θ1滿足70°≤θ1≤90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述溝槽(31)頂部的寬度w1的取值范圍為0.5μm～2μm；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述p+區(qū)(4)的摻雜濃度自上而下呈高斯摻雜分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述p+型浮動(dòng)結(jié)(51)的摻雜濃度為1×1016cm-3～1×1020cm-3，摻雜離子為硼離子或鋁離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多溝槽和浮動(dòng)結(jié)的二極管雪崩整型器，其特征在于，所述p+型浮動(dòng)結(jié)(51)的中線位置到所述凸起結(jié)構(gòu)(41)下表面的距離與所述p+型浮動(dòng)結(jié)(...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周瑜，楊禎，韓超，湯曉燕，宋慶文，孫樂嘉，袁昊，杜豐羽，張玉明，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)蕪湖研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。