碳化硅半导体元件制造技术

一种碳化硅半导体元件，包括一碳化硅基板、一设置于该基板上的漂移层、复数形成于该漂移层的一表面附近的第一掺杂区、复数形成于该漂移层的该表面附近且位于多个该第一掺杂区之间的第二掺杂区及一设置于该漂移层的该表面上的第一金属层。该第一金属层与该第二掺杂区形成一欧姆接触。该漂移层有一第一掺杂浓度，该第一掺杂浓度有一第一导电类型，且每个该第二掺杂区有一第二掺杂浓度，该第二掺杂浓度有该第一导电类型，该第二掺杂浓度高于该第一掺杂浓度。每个该第一掺杂区有一第一深度，每个该第二掺杂区有一小于该第一深度的第二深度。深度。深度。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅半导体元件


[0001]本专利技术是关于一种碳化硅半导体元件，且特别关于一种碳化硅功率半导体元件。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)肖特基整流器(或肖特基二极管(Schottky barrier diodes，SBD))是单极元件，与传统双极硅PiN整流器相比，在开关模式电源(Switch
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mode power supplies，SMPS)、逆变器以及转换器等许多电力电子的应用中可提供更低的损耗并提高效率。然而，由于碳化硅的能隙为3.2eV，高于硅的1.1eV能隙，因此碳化硅肖特基二极管(SiC SBD)的典型切入电压(整流器开始传导电流的位置)约为0.9V～1V，高于硅移相开关二极管(Si PiN diodes)的典型切入电压(约0.7V)。与硅移相开关二极管相比，碳化硅肖特基二极管较高的切入电压会增加碳化硅肖特基二极管的传导损耗，并且对轻载效率(light
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load efficiency)产生不利影响。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术一实施例的碳化硅半导体元件，包括：一碳化硅基板，具有一第一导电类型；一漂移层，具有该第一导电类型且设置于该碳化硅基板上；多个第一掺杂区，具有一第二导电类型，该第一掺杂区形成于该漂移层的一表面附近，每个该第一掺杂区彼此间隔；多个第二掺杂区，具有该第一导电类型，该第二掺杂区形成于该漂移层的该表面附近且位于该些第一掺杂区之间；以及一第一金属层，设置于该漂移层的该表面上，该第一金属层与该第二掺杂区形成一欧姆接触；其中，该漂移层具有一第一掺杂浓度，该第一掺杂浓度具有该第一导电类型，每个该第二掺杂区具有一第二掺杂浓度，该第二掺杂浓度具有该第一导电类型，该第二掺杂浓度等于或高于该第一掺杂浓度；以及其中，每个该第一掺杂区具有一第一深度，每个该第二掺杂区具有一小于该第一深度的第二深度。
[0004]在一实施例中，每个该第一掺杂区具有一第三掺杂浓度，该第三掺杂浓度具有该第二导电类型，并且在该些第一掺杂区之间提供有一第一间距，其中该第一掺杂区的该第一深度、该第一掺杂区的该第三掺杂浓度以及该漂移层的该第一掺杂浓度被配置为当对该碳化硅半导体元件施以反向偏压时，该漂移层在该第一掺杂区之间的一区域被完全耗尽以夹止一漏电流。
[0005]在一实施例中，还包括一第二金属层，该第二金属层设置在该第一金属层以及该第二掺杂区上，且该第二金属层与该第二掺杂区的一部分形成一肖特基接触。
[0006]在一实施例中，还包括一氧化层，该氧化层设置于该第二掺杂区的一部分上。
[0007]根据本专利技术另一实施例的碳化硅半导体元件，包括：一碳化硅基板，具有一第一导电类型；一漂移层，具有该第一导电类型且设置于该碳化硅基板上；多个凹陷部，该凹陷部从该漂移层的一表面凹陷，每个该凹陷部沿着该漂移层的该表面彼此间隔；多个第一掺杂区，该第一掺杂区具有一第二导电类型且形成于该凹陷部的一底部的下方；多个第二掺杂区，该第二掺杂区具有一第一导电类型，该第二掺杂区形成于该漂移层的该表面附近并且
在该些凹陷部之间；以及一第一金属层，该第一金属层填充至该凹陷部中并与该第二掺杂区形成一欧姆接触；其中，该漂移层具有一第一掺杂浓度，该第一掺杂浓度具有该第一导电类型，每个该第二掺杂区具有一第二掺杂浓度，该第二掺杂浓度具有该第一导电类型，该第二掺杂浓度等于或高于该第一掺杂浓度；以及其中，每个该凹陷部具有一第三深度，每个该第二掺杂区具有一小于该第三深度的第二深度。
[0008]在一实施例中，每个该第一掺杂区具有一第三掺杂浓度，该第三掺杂浓度具有该第二导电类型，并且在该凹陷部之间提供有一间隔，其中该第一掺杂区的该第三掺杂浓度以及该漂移层的该第一掺杂浓度被配置为当向该碳化硅半导体元件施加反向偏压时，该漂移层在该些凹陷部之间的一区域被完全耗尽以夹止一漏电流。
[0009]在一实施例中，位于该凹陷部中的该第一金属层沿着该凹陷部及该漂移层之间的一侧壁与该漂移层形成一肖特基接触。
[0010]在一实施例中，该第一掺杂区向上延伸以邻接该凹陷部的一侧壁。
[0011]在一实施例中，还包括一多晶硅层，该多晶硅层设置在该凹陷部的一内表面上。
[0012]基于该碳化硅半导体元件的结构，提供在正向偏压下的低导通功率损耗。凭借在该区域的耗尽，即使是在正向偏压条件下的低开启电压，也可以实现阻断漏电流并且可以降低反向偏压下的漏电流。通过利用这种特性，可以实现低拐点电压或准无拐点电压的碳化硅整流器。
附图说明
[0013]图1A及图1B为本专利技术第一实施例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
[0014]图2为本专利技术第一实施例的第一变形例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
[0015]图3为本专利技术第一实施例的第二变形例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
[0016]图4A及图4B为本专利技术第二实施例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
[0017]图5为本专利技术第二实施例的第一变形例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
[0018]图6为本专利技术第二实施例的第二变形例的碳化硅半导体元件的部分截面示意图。
具体实施方式
[0019]应当理解的是，尽管在本文中使用「第一」、「第二」等用语来描述各种元件，但该些用语并非用于限制该些元件。该些用语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，可将第一元件解释为第二元件，类似地，也可将第二元件解释为第一元件，而不脱离本专利技术的范围。
[0020]如本文所用的用语「及/或」包括任何一个或多个相关列出的项目及其所有组合。
[0021]还应理解的是，当元件诸如层、部分、区域或基板被称为「在
…
之上」、「覆盖」或「在
…
上方」另一个元件时，它可以直接在该元件之上、直接覆盖该元件或直接在该元件上方；或中间也可能存在其他元件。相反地，当一个元件被称为「直接在
…
之上」、「直接覆盖」或「直接在
…
上方」另一个元件上时，不存在中间元件。同样，还将理解，当一个元件被称为「连接」或「耦接」到另一个元件时，它可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为「直接连接」或「直接耦接」到另一个元件时，不存在中间元件。
[0022]此处可以使用诸如「高于」、「低于」、「上方」、「下方」、「水平」、「横向」或「垂直」等相
对用语来描述附图中的一个元件、层、部分或区域与另一个元件、层、部分或区域的关系。应当理解的是该些用语与上述的那些用语意旨在涵盖除了图中描绘的方向之外的元件的不同方向。
[0023]在本文中，对各种实施例的描述中所使用的用语只是为了描述特定示例的目的，而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明，或刻意限定元件的数量，否则本文所用的单数形式「一」、「该」也包含复数形式。将进一步理解，用语「包括」及/或「包含」在本文中使用时指出了所叙述的特征、元件及/或组件的存在，但不排除再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅半导体元件，其特征在于，包括：一碳化硅基板，具有一第一导电类型；一漂移层，具有该第一导电类型且设置于该碳化硅基板上；多个第一掺杂区，具有一第二导电类型，该第一掺杂区形成于该漂移层的一表面附近，每个该第一掺杂区彼此间隔；多个第二掺杂区，具有该第一导电类型，该第二掺杂区形成于该漂移层的该表面附近且位于多个该第一掺杂区之间；以及一第一金属层，设置于该漂移层的该表面上，该第一金属层与该第二掺杂区形成一欧姆接触；其中，该漂移层具有一第一掺杂浓度，该第一掺杂浓度具有该第一导电类型，每个该第二掺杂区具有一第二掺杂浓度，该第二掺杂浓度具有该第一导电类型，该第二掺杂浓度等于或高于该第一掺杂浓度；以及其中，每个该第一掺杂区具有一第一深度，每个该第二掺杂区具有一小于该第一深度的第二深度。2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体元件，其特征在于，每个该第一掺杂区具有一第三掺杂浓度，该第三掺杂浓度具有该第二导电类型，并且在多个该第一掺杂区之间提供有一第一间距，其中该第一掺杂区的该第一深度、该第一掺杂区的该第三掺杂浓度以及该漂移层的该第一掺杂浓度被配置为当对该碳化硅半导体元件施以反向偏压时，该漂移层在该第一掺杂区之间的一区域被完全耗尽以夹止一漏电流。3.根据权利要求1所述的碳化硅半导体元件，其特征在于，还包括一第二金属层，该第二金属层设置在该第一金属层以及该第二掺杂区上，且该第二金属层与该第二掺杂区的一部分形成一肖特基接触。4.根据权利要求1所述的碳化硅半导体元件，其特征在于，还包括一氧化层，该氧化层设置于该第二掺杂区的一部分上。5.一种碳化硅半导体元件，其特征在于，包括：一碳化硅基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：许甫任，颜诚廷，洪湘婷，
申请(专利权)人：即思创意股份有限公司，
类型：发明
国别省市：