[发明专利]一种沟槽肖特基半导体装置

说明书

本发明公开了一种沟槽肖特基半导体装置，在沟槽之间半导体材料内引入PN结或相对轻掺杂区，将表面电势引入到漂移层中，加快漂移层耗尽，降低导通电阻和沟槽底部绝缘层附近电场；本发明的沟槽肖特基半导体装置将沟槽设置有终端结构，使得器件的整体反向阻断能力接近或者达到半导体装置内元胞反向阻断能力。

技术领域

本发明涉及到一种沟槽结构肖特基半导体装置。

背景技术

功率半导体整流器件被大量使用在电源管理上，特别涉及到肖特基半导体器件已成为器件发展的重要趋势，肖特基器件具有正向开启电压低开启关断速度快等优点，同时肖特基器件也具有较差的反向阻断特和较高的导通电阻等缺点。

人们提出了新结构用于改进肖特基的反向阻断特性，一类新结构在肖特基器件表面引入P型导电材料，改善了器件的反向阻断电压和漏电流特性，同时也在器件正向导通时引入少子，降低了器件的开关性能；第二类新结构在器件表面引入沟槽MIS结构，通过将表面电势引入器件内部，以此提高器件反向阻断压降或者降低导通电阻，此方法在肖特基结表面电势和反向阻断压降不能很好兼顾，此方法在器件内设置绝缘材料，使得器件的可靠性受到影响；第三类新结构在器件内引入P型导电材料，以此改变漂移区电场，提高器件的反向阻断电压，因需要多次外延制造工艺，带来器件的制造流程复杂和制造成本极大升高的问题。

发明内容

本发明针对上述一个或多个问题，提供一种沟槽结构肖特基半导体装置及其制备方法。

一种沟槽肖特基半导体装置，衬底层，为第一导电半导体材料构成，为高浓度杂质掺杂；第一漂移层，为第一导电半导体材料构成，位于衬底层之上；第二漂移层，为第二导电半导体材料构成，位于第一漂移层之上；多个沟槽，位于第二漂移层表面，沟槽底部位于第一漂移层或者第二漂移层中，沟槽内壁设置绝缘材料层，沟槽内设置导电材料，为多晶硅、无定形硅或金属；沟槽侧壁第一导电半导体材料，临靠沟槽侧壁和漂移层上表面，底部临靠第一漂移层，沟槽侧壁第一导电半导体材料之间为第二漂移层半导体材料；沟槽侧壁第一导电半导体材料，在垂直于沟槽侧壁方向上设置变化的掺杂浓度，在远离沟槽侧壁方向上逐渐变低或者先变高再变低，其中先变高再变低的峰值掺杂浓度区域临近沟槽侧壁；沟槽侧壁第一导电半导体材料掺杂浓度包括大于第二漂移层半导体材料掺杂浓度，也包括沟槽侧壁第一导电半导体材料与第二漂移层半导体材料形成电荷补偿结构，也包括沟槽侧壁第一导电半导体材料与第二漂移层半导体材料形成单边电荷补偿结构，第二漂移层半导体材料完全耗尽，而沟槽侧壁第一导电半导体材料通过沟槽内MIS结构完全耗尽，沟槽侧壁第一导电半导体材料峰值掺杂浓度大于第一漂移层掺杂浓度；肖特基势垒结，位于沟槽侧壁第一导电半导体材料上表面；第二漂移层上表面接触，为肖特基势垒结或欧姆接触；终端结构为终端沟槽结构，沟槽底部位于衬底层中，沟槽内填充绝缘材料，终端沟槽临靠第二漂移层半导体材料，或者终端沟槽临靠沟槽侧壁第一导电半导体材料，或者终端沟槽临靠半导体装置元胞沟槽，即是终端沟槽内的绝缘材料临靠半导体装置元胞沟槽内的导电材料和内壁绝缘材料层；电极金属，位于半导体装置上下表面，上表面电极金属连接沟槽内导电材料、肖特基势垒结和第二漂移层上表面。