一种具有制造技术

本实用新型专利技术提供一种具有

【技术实现步骤摘要】
一种具有JBS晶胞结构的碳化硅半导体器件


[0001]本技术涉及碳化硅半导体器件领域，特别涉及一种具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件
。

技术介绍

[0002]常见的
4H
‑
SiC
功率二极管主要包括肖特基势垒二极管
(SBD
，
Schottky Barrier Diode)、PiN
结二极管
(PiN)
以及结型势垒肖特基二极管
(JBS
，
Junction Barrier Schottkydiode)。
其中
JBS
二极管由
SBD
二极管和
PiN
二极管改进而来
。
[0003]JBS
二极管兼具
SBD
二极管良好的开关特性以及
PiN
二极管的高耐压特性
。
当
JBS
二极管正偏时，肖特基结势垒由于低于
PN
结势垒而率先导通
(P+
区域不导通
)
，电流通过肖特基势垒下的导电沟道流动，此时
JBS
二极管器件的工作原理与
SBD
二极管类似
。
[0004]当
JBS
二极管反偏时，与
JFET(
结型场效应晶体管，
Junction Field
‑
Effect Transistor)
的工作原理相似，
PN
结形成的耗尽层随着反偏电压的增加逐渐向
P+
区两侧扩展直至重叠，导致相邻
P+
区之间的导电沟道被夹断
。
耗尽层将肖特基界面包裹在内，使其不会受到高电场的影响，肖特基势垒降低效应得到有效抑制，
JBS
二极管的反向漏电流显著降低
。
[0005]请参照图1和图2，图1为现有的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件的垂直结构示意图，碳化硅半导体器件包括从下到上依次设置的阴极层
、N+
衬底层
、N
‑
外延层
、P
掺杂层以及阳极层
。
其中
P
掺杂层包括多个
P+
元胞
。
[0006]现有的
P+
元胞一般会采用较为紧密的方式进行排列，这样可以较好的保证
JBS
二极管反偏时，
PN
结形成的
P+
元胞
21
周边的耗尽层区域
22
可以将相邻
P+
元胞
21
之间的
N
‑
外延层的肖特基区域
23
完全覆盖，如图2所示，图2为图1的
A
‑
A
处的剖视图
。
[0007]但是如图1所示，虽然在碳化硅半导体器件的
P
掺杂层的水平方向
(X
方向
)
上，耗尽层区域
22
将肖特基区域
23
完全覆盖，但是
P
掺杂层的垂直方向
(Y
方向
)
上耗尽层区域
22
的厚度并不是一致的，这样导致
JBS
二极管反偏，
P
掺杂层之间的反偏势垒并不稳定，进而导致该碳化硅半导体器件的反向击穿电压波动较大
。
[0008]故需要提供一种具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件来解决上述技术问题
。

技术实现思路

[0009]本技术提供一种反向击穿电压波动较小的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，以解决现有的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件的
P
掺杂层之间的反偏势垒不稳定，进而导致该碳化硅半导体器件的反向击穿电压波动较大的技术问题
。
[0010]本技术提供一种具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其包括：
[0011]阴极层；
[0012]N+
衬底层，设置在所述阴极层上；
[0013]N
‑
外延层，设置在所述
N+
衬底层上；
[0014]P
掺杂层，设置在所述
N
‑
外延层的顶部，其包括多个
P+
元胞；
[0015]阳极层，设置在所述
P
掺杂层和所述
N
‑
外延层上；所述阳极层和所述
P
掺杂层之间还设置有欧姆接触层；
[0016]其中所述
P+
元胞包括具有底部凹槽的元胞本体部
。
[0017]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述
P+
元胞还包括设置所述底部凹槽内的元胞填充部；所述元胞填充部的掺杂浓度小于所述元胞本体部的掺杂浓度
。
[0018]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述元胞本体部从内到外依次设置有第一元胞本体以及第二元胞本体；所述第二元胞本体的掺杂浓度大于所述第一元胞本体的掺杂浓度
。
[0019]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述第二元胞本体的设置深度大于所述第一元胞本体的设置深度，以便通过所述第一元胞本体和所述第二元胞本体的深度差异构成所述元胞本体部的底部凹槽
。
[0020]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述元胞本体部从内到位依次设置有第一元胞本体
、
第二元胞本体以及第三元胞本体，所述第三元胞本体的掺杂浓度大于所述第二元胞本体的掺杂浓度；所述第二元胞本体的掺杂浓度大于所述第一元胞本体的掺杂浓度
。
[0021]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述第三元胞本体的设置深度大于所述第一元胞本体的设置深度，所述第一元胞本体的设置深度等于所述第二元胞本体的设置深度，以便通过所述第二元胞本体和所述第三元胞本体的深度差异构成所述元胞本体部的底部凹槽
。
[0022]在本技术所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件中，所述第二元胞本体的设置深度等于所述第三元胞本体的设置深度，所述第二元胞本体的设置深度大于所述第一元胞本体的设置深度，以便通过所述第一元胞本体和所述第二元胞本体的深度差异构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其特征在于，包括：阴极层；
N+
衬底层，设置在所述阴极层上；
N
‑
外延层，设置在所述
N+
衬底层上；
P
掺杂层，设置在所述
N
‑
外延层的顶部，其包括多个
P+
元胞；阳极层，设置在所述
P
掺杂层和所述
N
‑
外延层上；所述阳极层和所述
P
掺杂层之间还设置有欧姆接触层；其中所述
P+
元胞包括具有底部凹槽的元胞本体部
。2.
根据权利要求1所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其特征在于，所述
P+
元胞还包括设置所述底部凹槽内的元胞填充部；所述元胞填充部的掺杂浓度小于所述元胞本体部的掺杂浓度
。3.
根据权利要求2所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其特征在于，所述元胞本体部从内到外依次设置有第一元胞本体以及第二元胞本体；所述第二元胞本体的掺杂浓度大于所述第一元胞本体的掺杂浓度
。4.
根据权利要求3所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其特征在于，所述第二元胞本体的设置深度大于所述第一元胞本体的设置深度，以便通过所述第一元胞本体和所述第二元胞本体的深度差异构成所述元胞本体部的底部凹槽
。5.
根据权利要求2所述的具有
JBS
晶胞结构的碳化硅半导体器件，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯海国，李翔，卓泽俊，
申请(专利权)人：深圳腾睿微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：