公开了具有结势垒肖特基二极管的宽带隙半导体电子器件。垂直导电电子功率器件由具有第一导电类型并具有表面的宽带隙半导体的主体形成，并且由漂移区和由该表面限定的多个表面部分形成。该电子器件还由多个具有第二导电类型的第一注入区和多个金属部分形成，该多个第一注入区从表面延伸到漂移区中，该多个金属部分布置在该表面上。每个金属部分与多个表面部分中的相应表面部分肖特基接触，以形成由第一肖特基二极管和第二肖特基二极管形成的多个肖特基二极管，其中，第一肖特基二极管在平衡时具有肖特基势垒，该肖特基势垒的高度不同于第二肖特基二极管的肖特基势垒的高度。于第二肖特基二极管的肖特基势垒的高度。于第二肖特基二极管的肖特基势垒的高度。
【技术实现步骤摘要】
具有结势垒肖特基二极管的宽带隙半导体电子器件
[0001]本公开涉及一种宽带隙半导体电子器件和对应的制造方法，该电子器件包括具有改进的电特性的JBS(结势垒肖特基)二极管。特别地，下文将参考垂直导电电子功率器件。
技术介绍
[0002]众所周知，具有宽带隙(例如大于1.1eV)、低通态电阻、高热导率、高工作频率和电荷载流子的高饱和率的半导体材料(诸如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN))，特别对于功率应用(例如在包括在600V与1300V之间的电压下工作或在特定工作条件(例如高温)下工作)而言，允许获得比硅电子器件具有更好性能的电子器件(例如二极管和晶体管)。
[0003]具体地，已知从碳化硅晶片获得上述电子器件，碳化硅为其多形体之一，例如3C
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SiC、4H
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SiC和6H
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SiC，这些多形体由上述所列特征区分。
[0004]例如，图1示出了已知的碳化硅的JBS二极管1。JBS二极管1通常由多个基本单元(仅示出一个)形成，这些单元彼此相等并且并联布置在同一管芯中；每个基本单元包括肖特基二极管2和一对并联连接在一起的PN二极管3。
[0005]JBS二极管1形成在碳化硅(SiC)的主体5中，该主体5由沿着笛卡尔参考系XYZ的第一轴Z彼此相对的第一表面5A和第二表面5B限定，并且该主体5包括衬底7和布置在衬底7的顶部上(例如在其上外延生长)的漂移区9。
[0006]衬底7是N型的并且形成主体5的第二表面5B。
[0007]漂移区9是N型的，其掺杂水平低于衬底7的掺杂水平，并且形成主体5的第一表面5A。
[0008]导电材料(例如镍或硅化镍)的阴极金属化区10在主体5的第二表面5B上延伸并形成JBS二极管1的阴极K。
[0009]JBS二极管1还包括多个势垒区12，其中的两个势垒区在图1中可见，基本容纳在漂移区9中。
[0010]势垒区12沿着笛卡儿参考系XYZ的第二轴Y彼此间隔一段距离布置，并且每个势垒区都由相应的P型注入区13形成，该P型注入区13从主体5的第一表面5A延伸到漂移区9中。此外，势垒区12沿着笛卡尔参考系XYZ的第三轴X延伸。
[0011]势垒区12各自还包括导电材料(例如硅化镍)的相应欧姆接触区14，该欧姆接触区14在相应注入区13上延伸、部分在注入区13内部，并且在图1的横截面中，欧姆接触区14沿第二轴Y的延伸小于或等于相应注入区13的延伸。
[0012]注入区13和漂移区9之间的界面各自形成PN二极管3。
[0013]JBS二极管1还包括阳极金属化区18，其由诸如钛、镍或钼的金属材料形成，阳极金属化区18在主体5的第一表面5A上延伸，形成JBS二极管1的阳极A。
[0014]与漂移区9直接电接触的阳极金属化区18的部分与注入区13一起形成肖特基结(即，半导体
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金属结)，每个肖特基结构成相应的肖特基二极管2。
[0015]肖特基结各自具有相应的势垒，该势垒在平衡时具有高度Φ0，该高度Φ0确定相应
肖特基二极管2的导通阈值电压。
[0016]在使用时，可以在JBS二极管1的阴极K和阳极A之间施加偏置电压，以获得正向或反向偏置。
[0017]具体地，在正向偏置(阳极A的电位高于阴极K)中，施加正向电压以降低肖特基结的势垒高度Φ0，以便接通肖特基二极管2，并允许工作电流(例如10A)在JBS二极管1的阳极A和阴极K之间流动。
[0018]肖特基二极管2的低势垒高度Φ0和因此的低导通阈值电压能够降低工作电流流动所必需的正向电压的值，并因此实现JBS二极管1的低功耗。
[0019]另一方面，在反向偏置中(即，阴极K的电位高于阳极A)，JBS二极管1必须保证阳极A和阴极K之间的漏电流的值在高偏置电压存在时尽可能地低，该高偏置电压包括在例如600V和1300V之间。
[0020]如此高的偏置电压在肖特基结中产生高电场，例如由于隧道效应，导致漏电流增加。特别是当势垒高度Φ0小时，这种增加尤为显著。
[0021]因此，小势垒高度Φ0导致高漏电流，从而导致JBS二极管1的工作问题。
[0022]此外，在反向偏置中，每个PN二极管3导致形成相应的耗尽区，该耗尽区具有低浓度的电荷载流子，该耗尽区从相应的注入区13和漂移区9之间的界面延伸，主要在漂移区9的内部。
[0023]耗尽区有助于在相应的肖特基结附近局部降低由高偏置电压产生的电场值。
[0024]因此，已知设计JBS二极管1以便在两个相邻的注入区13之间提供沿第二轴Y尽可能小的距离。两个相邻的注入区13之间的较小距离实际上使得整个肖特基结的电场能够更大程度地降低，并因此降低漏电流。
[0025]然而，两个相邻的注入区13之间的较小距离导致肖特基二极管2的较小面积可用于正向偏置中的电流流动，并因此导致JBS二极管1的电阻增加，从而导致JBS二极管1的性能恶化。
技术实现思路
[0026]根据本公开，提供了一种包括JBS二极管的宽带隙半导体电子器件和对应的制造方法。
[0027]本公开的一个实施例涉及一种垂直导电电子功率器件，其包括具有第一导电类型和表面的宽带隙半导体的主体。该主体包括漂移区和该表面上的多个第一金属阳极区。第二金属阳极区位于第一金属阳极区上且位于该表面上。第二导电类型的多个第一注入区从该表面延伸到漂移区中。各自在平衡时具有第一肖特基势垒高度的多个第一肖特基二极管位于漂移区的表面与多个第一金属阳极区之间的多个第一界面处。多个第二肖特基二极管各自在平衡时具有与第一肖特基势垒高度不同的第二肖特基势垒高度，该多个第二肖特基二极管位于漂移区的表面与第二金属阳极区之间的多个第二界面处。
[0028]本公开的另一实施例涉及一种器件，该器件包括：第一导电类型的漂移区，该漂移区具有表面；漂移区中的第二导电类型的第一注入区；第一注入区与漂移区之间的第一界面；第一注入区上的第一金属阳极；在第一金属阳极上并且在该表面上的第二金属阳极；以及在第二金属阳极与第一金属阳极之间的第二界面，该第二界面沿第一方向与第一界面间
隔开。
附图说明
[0029]为了更好地理解本公开，现在参考附图纯粹通过非限制性示例描述本公开的实施例，在附图中：
[0030]图1是已知的宽带隙电子半导体功率器件的横截面；
[0031]图2A是本宽带隙电子半导体功率器件的实施例的横截面，其中突出示出了电气等价物；
[0032]图2B示出了图2A的放大细节，其中突出示出了本电子器件的几何参数；
[0033]图3示出了图2A的电子器件的基本单元与图1的已知电子器件的基本单元相比的正向偏置电流
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电压曲线的模拟；
[0034]图4示出了沿图2B的截面线80的电场行为的曲线图；
[0035]图5示出了根据另一实施例的本宽带隙电子半导体功率器件的横截面；
[0036]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直导电电子功率器件，包括：宽带隙半导体的主体，具有第一导电类型和表面，所述主体包括：漂移区；和多个第一金属阳极区，在所述表面上；第二金属阳极区，在所述第一金属阳极区上，并且在所述表面上；多个第二导电类型的第一注入区，从所述表面延伸到所述漂移区中；以及多个第一肖特基二极管，每个第一肖特基二极管在平衡时、在所述漂移区的所述表面与所述多个第一金属阳极区之间的多个第一界面处，具有第一肖特基势垒高度；以及多个第二肖特基二极管，每个第二肖特基二极管在平衡时具有第二肖特基势垒高度，所述第二肖特基势垒高度与所述第一肖特基势垒高度不同，所述多个第二肖特基二极管位于所述漂移区的所述表面与所述第二金属阳极区之间的多个第二界面处。2.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一肖特基势垒高度小于所述第二肖特基势垒高度。3.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一肖特基二极管中的第一个第一肖特基二极管位于距所述第一注入区中的第一个第一注入区第一距离处，所述第二肖特基二极管中的第一个第二肖特基二极管位于距所述第一注入区中的所述第一个第一注入区第二距离处，所述第一距离小于所述第二距离。4.根据权利要求2所述的电子器件，其中：所述第一金属阳极是与所述第二金属阳极不同的材料。5.根据权利要求4所述的电子器件，其中所述第一导电类型不同于所述第二导电类型。6.根据权利要求1所述的电子器件，还包括多个欧姆接触，每个欧姆接触位于所述多个第一注入区中的一个第一注入区内。7.根据权利要求6所述的电子器件，所述多个第一金属阳极区中的每一个第一金属阳极区位于所述多个欧姆接触中的一个欧姆接触上。8.根据权利要求7所述的电子器件，还包括多个第三肖特基二极管，所述第三肖特基二极管位于相邻的所述多个第一肖特基二极管中的第一肖特基二极管与所述多个第二肖特基二极管中的第二肖特基二极管之间，所述多个第三肖特基二极管在平衡时各自具有第三肖特基势垒高度，所述第三肖特基势垒高度大于所述第一肖特基势垒高度、并且小于所述第二肖特基势垒高度。9.一种方法，包括：从具有第一导电类型和表面的宽带隙半导体的晶片制造垂直导电电子功率器件，所述晶片包括漂移区和多个第一注入区，所述多个第一注入区具有第二导电类型，并且从所述表面在所述漂移区中延伸，所述方法包括：通过在所述表面上形成多个金属部分来形成多个第一肖特基二极管和多个第二肖特基二极管，每个金属部分在所述漂移区的多个表面部分处与所述漂移区肖特基接触，所述第一肖特基二极管在平衡时具有高度不同于所述第二肖特基二极管的肖特基势垒，形成所述多个金属部分包括：在多个第一注入区中的一个注入区上形成每个金属部分，每个注入区具有与所述漂移区的界面，每个金属部分具有与每个注入区和所述漂移区的界面间隔开的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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