本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，具體而言，涉及一種二極管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、功率二極管是電路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，廣泛適用于在高頻逆變器、數(shù)碼產(chǎn)品、發(fā)電機、電視機等產(chǎn)品。功率二極管正向著兩個重要方向拓展：(1)向幾千萬乃至上萬安培發(fā)展，可應(yīng)用于高溫電弧風(fēng)洞、電阻焊機等場合；(2)反向恢復(fù)時間越來越短，呈現(xiàn)向超快、超軟、超耐用方向發(fā)展，使自身不僅用于整流場合，在各種開關(guān)電路中有著不同作用。為了滿足低功耗、高頻、高溫、小型化等應(yīng)用要求對其的耐壓、導(dǎo)通電阻、開啟壓降、反向恢復(fù)特性、高溫特性等越來越高。

2、常應(yīng)用的有普通整流二極管、肖特基二極管、pin二極管。它們相互比較各有特點:肖特基整流管具有較低的通態(tài)壓降，較大的漏電流，反向恢復(fù)時間幾乎為零。而pin快恢復(fù)整流管具有較快的反向恢復(fù)時間，但其通態(tài)壓降很高。

3、當(dāng)前，隨著微電子器件向低功耗、高耐壓、高可靠性方向的發(fā)展，對半導(dǎo)體材料的要求也逐漸提高。微電子器件越來越多的應(yīng)用在高溫、高輻照、高頻和大功率等特殊環(huán)境。為了滿足微電子器件在耐高溫和抗輻照等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要研發(fā)新的半導(dǎo)體材料，從而最大限度地提高微電子器件性能。傳統(tǒng)的硅器件和砷化鎵器件限制了裝置和系統(tǒng)性能的提高。以碳化硅(sic)和氮化鎵(gan)為代表的第三代半導(dǎo)體材料，由于材料本身的寬禁帶寬度和高臨界擊穿電場等優(yōu)點成為制作耐高溫、高功率和抗輻照等電子器件的理想的半導(dǎo)體材料。目前研究的sic基器件有高溫和功率sic器件、微波和高頻sic器件、sic光電器件、抗輻照器件等sic材料的臨界擊穿場強是si材料的10倍，sic的禁帶寬度和熱導(dǎo)率均是si材料的3倍，本征載流子的濃度也只有硅材料的十分之一。這些優(yōu)異的物理特性使sic材料制成的半導(dǎo)體功率器件在高頻、高溫、大功率及高輻照等環(huán)境下有很高的優(yōu)勢。sic在不同的環(huán)境下能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在常用的有3c-sic、4h-sic、6h-sic三種晶體結(jié)構(gòu)。4h-sic材料以其較高的禁帶寬度和空穴遷移率，較低的本征載流子濃度成為制造半導(dǎo)體器件的主流材料。

4、但是，目前sic二極管器件結(jié)構(gòu)上沒有針對sic的材料特性做器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，導(dǎo)致和si器件相比在部分參數(shù)上產(chǎn)品性能優(yōu)勢不明顯，工藝流程上sic二極管沿用了si二極管的傳統(tǒng)工藝，受sic材料特性影響，工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且耐高壓能力較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種二極管結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的sic二極管器件的耐高壓能力較低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種二極管結(jié)構(gòu)，包括：基底層體，基底層體包括相對設(shè)置的頂面和底面；填充槽，設(shè)置在基底層體上，填充槽沿基底層體的長度方向或?qū)挾确较蜓由?，由底面至頂面的方向，填充槽的開口逐漸增大；填充層體，設(shè)置在填充槽內(nèi)，填充層體在填充槽內(nèi)設(shè)置有第一歐姆接觸區(qū)；第一金屬層體，設(shè)置在基底層體的頂面上，并與基底層體形成肖特基接觸，第一金屬層體的至少部分嵌設(shè)在填充槽內(nèi)。

3、進一步地，填充槽包括：第一槽體，設(shè)置在基底層體上；第二槽體，設(shè)置在基底層體上并與第一槽體連通，第二槽體位于第一槽體靠近頂面的一端；第一槽體的深度大于第二槽體，第一槽體的寬度小于第二槽體。

4、進一步地，填充層體包括：p型外延層體，設(shè)置在第一槽體內(nèi)，p型外延層體與第一槽體的槽壁面貼合；p型注入層體，設(shè)置在第二槽體內(nèi)，p型注入層體與第一金屬層體連接。

5、進一步地，二極管結(jié)構(gòu)還包括：第二金屬層體，第二金屬層體的第一端設(shè)置在第一槽體內(nèi)，第二金屬層體的第二端設(shè)置在第二槽體內(nèi)，第一端與p型外延層體連接，以形成第一歐姆接觸區(qū)。

6、進一步地，p型外延層體中的p型外延的摻雜濃度大于p型注入層體中p型注入的摻雜濃度。

7、進一步地，p型注入層體具有與第一金屬層體貼合的連接端面，第二金屬層體具有與第一金屬層體貼合的第二端面，第二端面與連接端面位于同一平面內(nèi)。

8、進一步地，第一金屬層體上設(shè)置有凸出層體，凸出層體相對于第一金屬層體朝向靠近基底層體的方向凸出，凸出層體嵌設(shè)在第二槽體內(nèi)。

9、進一步地，p型外延層體的厚度大于p型注入層體的厚度；和/或，凸出層體的厚度大于p型注入層體的厚度。

10、進一步地，二極管結(jié)構(gòu)還包括：第三金屬層體，設(shè)置在基底層體的底面上，第三金屬層體與基底層體之間設(shè)置有第二歐姆接觸區(qū)。

11、進一步地，填充槽為至少兩個，至少兩個填充槽沿基底層體的長度方向或?qū)挾确较蜷g隔設(shè)置；和/或，基底層體包括n型襯底和n型外延，n型外延設(shè)置在n型襯底上，填充槽設(shè)置在n型外延上，第一金屬層體與n型外延貼合，以形成肖特基接觸。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，二極管結(jié)構(gòu)包括基底層體、填充槽、填充層體和第一金屬層體，基底層體包括相對設(shè)置的頂面和底面；填充槽設(shè)置在基底層體上，填充槽沿基底層體的長度方向或?qū)挾确较蜓由?，由底面至頂面的方向，填充槽的開口逐漸增大；填充層體設(shè)置在填充槽內(nèi)，填充層體在填充槽內(nèi)設(shè)置有第一歐姆接觸區(qū)；第一金屬層體設(shè)置在基底層體的頂面上，并與基底層體形成肖特基接觸，第一金屬層體的至少部分嵌設(shè)在填充槽內(nèi)。填充槽的開口設(shè)計為從底面至頂面方向逐漸增大，這種結(jié)構(gòu)能夠增加耗盡區(qū)的寬度，有效防止局部電場過強導(dǎo)致的擊穿，從而顯著增強了二極管的耐高壓性能。集成在填充層體中的第一歐姆接觸區(qū)，通過與填充槽內(nèi)的特定區(qū)域形成歐姆接觸，確保了電流在高電壓下的連續(xù)流動，增強了器件的耐壓能力和抗浪涌能力。

技術(shù)特征：

1.一種二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述填充槽(200)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述填充層體(300)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二極管結(jié)構(gòu)還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述p型外延層體(310)中的p型外延的摻雜濃度大于所述p型注入層體(320)中p型注入的摻雜濃度。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述p型注入層體(320)具有與所述第一金屬層體(400)貼合的連接端面(321)，所述第二金屬層體(500)具有與所述第一金屬層體(400)貼合的第二端面，所述第二端面與所述連接端面(321)位于同一平面內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬層體(400)上設(shè)置有凸出層體(410)，所述凸出層體(410)相對于所述第一金屬層體(400)朝向靠近所述基底層體(100)的方向凸出，所述凸出層體(410)嵌設(shè)在所述第二槽體(220)內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述p型外延層體(310)的厚度大于所述p型注入層體(320)的厚度；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述二極管結(jié)構(gòu)還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述填充槽(200)為至少兩個，至少兩個所述填充槽(200)沿所述基底層體(100)的長度方向或?qū)挾确较蜷g隔設(shè)置；和/或，所述基底層體(100)包括n型襯底(110)和n型外延(120)，所述n型外延(120)設(shè)置在所述n型襯底(110)上，所述填充槽(200)設(shè)置在所述n型外延(120)上，所述第一金屬層體(400)與所述n型外延(120)貼合，以形成肖特基接觸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種二極管結(jié)構(gòu)，包括：基底層體，基底層體包括相對設(shè)置的頂面和底面；填充槽，設(shè)置在基底層體上，填充槽沿基底層體的長度方向或?qū)挾确较蜓由?，由底面至頂面的方向，填充槽的開口逐漸增大；填充層體，設(shè)置在填充槽內(nèi)，填充層體在填充槽內(nèi)設(shè)置有第一歐姆接觸區(qū)；第一金屬層體，設(shè)置在基底層體的頂面上，并與基底層體形成肖特基接觸，第一金屬層體的至少部分嵌設(shè)在填充槽內(nèi)。本申請解決了現(xiàn)有技術(shù)中的SIC二極管器件的耐高壓能力較低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：李理
受保護的技術(shù)使用者：珠海格力電子元器件有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8