一种横向穿通型制造技术

本发明专利技术公开了一种横向穿通型

【技术实现步骤摘要】
一种横向穿通型SiC
‑
TVS器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体器件及其制备方法，具体涉及一种
SiC
‑
TVS
器件及其制备方法
。

技术介绍

[0002]以雷电
、
电磁脉冲为代表的瞬时高能量浪涌冲击会使电子元器件及其下游电子学系统失效甚至损毁
。
特别在电路微型化
、
集成化应用更为广泛的航空航天
、
轨道交通
、
高压电网
、
先进武器系统等领域，需要重点防护上述异常高能浪涌冲击所造成的器件级或电路系统级损害
。
瞬态电压抑制二极管
(Transient Voltage Suppressor
，
TVS)
具有吸收功率高
、
响应速度快和钳位电压稳定等优势，是目前常用的防护型器件
。
通常将其并联于工作电路两端，当发生瞬态浪涌冲击时，
TVS
会在短时间内导通并吸收浪涌功率，将其端电压钳位到预设值，从而确保电子元器件
/
系统免受过压或过流冲击而损坏
。
[0003]宽禁带半导体碳化硅
(SiC)
材料具有优越的材料物理特性，用其制备
TVS
器件相比于传统
Si
基
TVS
器件具有以下优点：
1)SiC
禁带宽度是
Si
的3倍，极低的本征载流子浓度使得
SiC
‑
TVS
的漏电流远小于
Si
‑
TVS
，从而表现出优良的阻断特性
、
刚性钳位效果和耐高温优势；
2)SiC
临界击穿电场约为
Si
的
10
倍，因此在相同的击穿电压下，
SiC
‑
TVS
具有更小的漂移区厚度，从而有效降低了导通电阻
、
提高了响应速度；
3)SiC
热导率约为
Si
的3倍，良好的导热特性确保了器件可在高温下更快的将热量耗散，提高了可靠性；
4)
相对于
Si
‑
TVS
常用的串并联组件形式，
SiC
‑
TVS
可采用单芯获得相同的电流或电压，从而节省了系统空间，同时提高了可靠性
。
因此，具有低漏电
、
快速响应
、
良好导热性
、
小尺寸等优势的
SiC
‑
TVS
在高温
、
强辐射电磁干扰等极端复杂工作环境领域正得到越来越多的关注
。
[0004]申请号为
202211138213.1
的中国专利申请，一种钳位电压可选的横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，可以实现双向保护的功能，如图1所示，随着阳极
107
载流子向右移动至最右端的阴极
108
，其横向电场逐步减小，达到可选钳位电压的作用
。
但是此器件有个缺点，工作状态下载流子从阳极
107
向阴极
108
移动的过程中，载流子会逐渐聚集到外延层
102
与表面氧化层的界面处，当积累到一定程度的时候，就会将表面氧化层击穿，使阳极与阴极之间短路，导致器件可靠性降低并减少其使用寿命
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件及其制备方法，解决现有技术中因载流子积累导致表面氧化层击穿的问题
。
[0006]技术方案：一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，包括碳化硅衬底层
、
碳化硅外延层
、
若干场绝缘区
、
若干缓冲区
、
若干发射区
、
阳极和若干阴极，其中：所述碳化硅外延层位于所述碳化硅衬底层之上；所述场绝缘区均匀间隔分布于所述碳化硅外延层之上；所述缓冲区分别分布于器件两端以及各个所述场绝缘区之间的所述碳化硅外延层之内；所述发射区分别一一对应位于各个所述缓冲区之内，且所述发射区不与所述碳化硅外延层直接接触；所述阳
极位于器件表面一个端部的发射区表面，所述阴极分别一一对应位于其余所述发射区表面，且所述阳极以及所述阴极不与所述缓冲区直接接触
。
[0007]进一步的，各个所述缓冲区分别与相邻的所述场绝缘区相接
。
[0008]进一步的，所述碳化硅衬底层为重掺杂的
B
导电类型碳化硅衬底层，所述碳化硅外延层为轻掺杂的
A
导电类型的外延层，所述缓冲区为轻掺杂的
B
导电类型的缓冲区，所述发射区为重掺杂的
B
导电类型的发射区；其中，若
A
导电类型为
P
型离子，则
B
导电类型为
N
型离子；若
A
导电类型为
N
型离子，则
B
导电类型为
P
型离子
。
[0009]一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件的制备方法，包括如下步骤：步骤1：提供一个重掺杂的
B
导电类型的碳化硅衬底层，在
B
导电类型的碳化硅衬底层表面外延生长轻掺杂的
A
导电类型的碳化硅外延层；步骤2：通过氮化物淀积
、
氮化物掩蔽与刻蚀
、
局部氧化和氮化物去除的步骤在所述碳化硅外延层上形成均匀间隔分布的各个所述场绝缘区；步骤3：在器件表面进行轻掺杂形成
B
导电类型的各个所述缓冲区；步骤4：在器件表面进行重掺杂形成
B
导电类型的各个所述发射区；步骤5：在各个所述发射区表面淀积金属并使用退火工艺形成所述阳极和所述阴极
。
[0010]有益效果：本专利技术提供的一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，通过形成场绝缘区的方法，使得载流子不会如现有技术中聚集在外延层与表面氧化层界面处，也就不会将表面氧化层击穿掉，避免了阳极和阴极短路的问题，从而增加了器件的使用寿命和可靠性
。
附图说明
[0011]图1为现有横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，其特征在于，包括碳化硅衬底层
、
碳化硅外延层
、
若干场绝缘区
、
若干缓冲区
、
若干发射区
、
阳极和若干阴极，其中：所述碳化硅外延层位于所述碳化硅衬底层之上；所述场绝缘区均匀间隔分布于所述碳化硅外延层之上；所述缓冲区分别分布于器件两端以及各个所述场绝缘区之间的所述碳化硅外延层之内；所述发射区分别一一对应位于各个所述缓冲区之内，且所述发射区不与所述碳化硅外延层直接接触；所述阳极位于器件表面一个端部的发射区表面，所述阴极分别一一对应位于其余所述发射区表面，且所述阳极以及所述阴极不与所述缓冲区直接接触
。2.
根据权利要求1所述的一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，其特征在于，各个所述缓冲区分别与相邻的所述场绝缘区相接
。3.
根据权利要求1或2所述的一种横向穿通型
SiC
‑
TVS
器件，其特征在于，所述碳化硅衬底层为重掺杂的
B
导电类型碳化硅衬底层，所述碳化硅外延层为轻掺杂的
A
导电类型的外延层，所述缓冲区为轻掺杂的

【专利技术属性】
技术研发人员：程晨，王彬，周康，张永生，田维原，程银，
申请(专利权)人：江苏游隼微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：