一种提升SiCMPS抗浪涌耐量的版图结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，该结构的有源区的Al离子注入掩膜版是由一部分较宽的p

【技术实现步骤摘要】
一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构


[0001]本技术属于功率半导体器件领域，具体涉及一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构。

技术介绍

[0002]碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大、临界击穿电场高、热导率高及抗辐射性强等优点，是制作功率半导体器件的理想材料。与Si相比，SiC基功率半导体器件的击穿电压更高、导通压降更低、工作频率更高、体积更小及更可靠的高温稳定性，更适合于电力电子系统。目前，SiC JBS二极管既具有PiN二极管的高击穿电压、低正向压降；又具有SBD的低开启电压、快速开关等优势，因此SiC JBS是最先进入产业化的碳化硅商业产品。
[0003]然而SiC JBS在使用过程中，可能会遇到雷击、接地不良等因素产生一个远远高于器件额定电流的大电流冲击，如果器件不具有较强的电流耐受性，导致损坏无法使用。因此，对于SiCJBS，抗浪涌电流冲击能力是其一个非常重要的设计指标。
[0004]为了提升SiC JBS的抗浪涌能力，研究者们在SiC JBS的基础上，开发出了SiC MPS（Merged PiN Schottky）二极管，在SiC MPS中，除了小尺寸p+区外，还有用于提升器件抗浪涌可靠性的大尺寸p+区，其中小尺寸p+区作用与SiC JBS中的p+区相同，大尺寸p+区的作用在于提高器件的抗浪涌能力。
[0005]Viorel Banu等人2017年在文章《Impactof Layout on the Surge Current Robustness of 1.2 KV SiC Diodes》中研究了四种不同版图结构（包括：纯肖特基二极管、p+条形状、p+方形环和p+正六边形结构）对SiC JBS抗浪涌能力的研究。结果发现，p+条形结构对应的SiC JBS二极管的抗浪涌能力最强，可以达到75A，其余三种浪涌电流极限分别为：50A、41A、45A。因此，条形版图结构具有可靠性高、稳定性好的优势。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是提出一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，解决现有技术存在的SiC MPS二极管抗浪涌能力弱导致器件失效的问题，增大器件的可靠性。
[0007]本技术实施例所采用的技术方案是，
[0008]一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，所述版图结构中较宽的p+区的形状为条状结构，其中，较宽的p+区与p+区之间具有若干较窄的p+区条状结构，同时所有的p+区条状之间具有一定的间距。
[0009]所述p+区为在n
‑
SiC漂移区上表面通过高温Al离子注入形成；p+区的深度为0.6～1.0μm，浓度为2e18cm
‑
3～2e19cm
‑
3。
[0010]所述n
‑
SiC漂移区在n+
‑
SiC衬底上表面向上外延生长形成；其中，n+
‑
SiC衬底为4H
‑
SiC单晶衬底、6H
‑
SiC单晶衬底或者3C
‑
SiC单晶衬底中的一种。
[0011]所述有源区较宽的p+区上表面和有源区与终端的过渡区p+上表面均会溅射金属
形成欧姆接触。
[0012]所述有源区较宽的p+区两端和有源区与终端的过渡区p+外环相切或相交，但不能超出过渡区p+环的宽度。
[0013]所述有源区与终端的过渡区p+外环的拐角处为弧形顶角。
[0014]所述有源区较宽的p+区宽度为15～25μm。
[0015]所述有源区与终端的过渡区p+外环的宽度为28～40μm。
[0016]所述有源区较宽的p+区和有源区与终端的过渡区p+外环的上表面覆盖有金属电极Ni，形成欧姆接触金属。
[0017]所述有源区较窄的p+区宽度为2～3μm；p+区的间距为2～3μm。
[0018]所述有源区较窄的p+区的上表面覆盖有金属电极Ti/Ni，形成肖特基接触金属。
[0019]所述有源区正面溅射厚Al形成阳极金属电极，Al的厚度约2～4μm。
[0020]所述芯片背面溅射Ni金属形成欧姆接触，沉积厚Ag形成阴极金属电极，Ag的厚度约2～4μm。
[0021]根据本技术实例提供的一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，较宽的p+区和若干较窄的p+区条形结构交替构成有源区，使得在大电流模式下，较宽的p+区部分的PiN二极管导通，电导调制效应加强，压降降低，提升器件的抗浪涌能力，增大器件的可靠性。
[0022]因此，本技术提供的SiC MPS二极管版图结构可显著提高产品的抗浪涌性能。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将实施例的附图作简单介绍。
[0024]图1是本技术实施例的提升SiCMPS抗浪涌能力的版图结构的p+区俯视图；
[0025]图2是沿图1中AA
’
线所截的剖面图；
[0026]图3是本技术实施例的提升SiC MPS抗浪涌能力的版图结构的p+区欧姆接触俯视图；
[0027]图4是沿图1中BB
’
线所截的剖面图；
[0028]图5是本技术另一种实施方式的p+条形区的注入形状俯视图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0030]为了获得更好的抗浪涌能力，在不增加额外工艺基础上，本技术提出一种由一部分较宽的p
+
区和一部分较窄的p
+
区交替组成，然后，在较宽的p
+
区的上表面溅射金属形成欧姆接触电极，在其余部分（包括较窄的p
+
区和p+区与p+区之间的区域）的上表面溅射金属形成肖特基接触电极。
[0031]该版图结构的目的是在小电流水平下，肖特基部分的区域先导通；而在大电流条件下，欧姆接触区域导通，属于双极导通，由于电导调制效应使得压降降低，提高器件的抗浪涌能力，增强器件的可靠性。
[0032]本技术提出了一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，如图1示出了本技术一种实施方式的提升SiCMPS抗浪涌耐量版图结构中p+区注入的俯视图，具体包括有源
区中心若干较宽的p+条形区域1、若干较窄的p+条形区域2和有源区与终端之间的p+过渡区3。
[0033]如图1所示，有源区中心若干p+条形区域1的宽度是比较宽的，宽度为15～25μm；若干p+条形区域2的宽度是比较窄的，宽度为2～3μm；有源区与终端之间的p+过渡区3是比较宽的，宽度为28～40μm；
[0034]如图1所示，有源区与终端之间的p+过渡区3是一个矩形环，其中，拐角处的内环和外环的顶角呈凸起的弧形结构，为同心圆弧，且外圆弧半径和内圆弧半径的差值范围在28.0μm～40.0μm。
[0035]有源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，其特征在于，所述版图结构包括有源区中较宽的p
+
条形区和较窄的p
+
条形区，以及有源区和终端之间的过渡区p
+
条形区的方形环，其中，有源区内较宽的p
+
条形区和较窄的p
+
条形区交替排列。2.根据权利要求1所述的一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，其特征在于，所述有源区中p+条形区的排列方式为：一个较宽的p+条形区和若干较窄的p+条形区交替形成，或者若干较宽的p+条形区和若干较窄的p+条形区交替形成，其中所有p+条形区之间具有一定的距离。3.根据权利要求1所述的一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版图结构，其特征在于，所述较宽的p+条形区上表面和过渡区p
+
条形区的上表面均溅射金属形成欧姆接触，其余有源区部分覆盖金属形成肖特基接触。4.根据权利要求1所述的一种提升SiC MPS抗浪涌耐量的版...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，曹琳，
申请(专利权)人：西安龙飞电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：