[发明专利]P型基区碳化硅DAS器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种P型基区碳化硅DAS器件及其制备方法，P型基区碳化硅DAS器件，包括：衬底、外延结构、阳极和阴极，外延结构依次包括位于衬底一侧的N+缓冲区、P‑基区、P+缓冲区和P+区，阳极位于外延结构远离衬底的一侧，阴极位于衬底远离N+缓冲区的一侧，本发明引入P+区/P+缓冲区/P‑基区/N+缓冲区的外延结构，有利于消除局部电场集中，使得碳化硅DAS器件内部电场均匀分布，从而降低表面电场对刻蚀角度的敏感性，确保碳化硅DAS器件正常工作。此外，制备具有P+缓冲区和P‑基区的碳化硅DAS器件时可使用纯刻蚀斜面终端，无需进行离子注入，不仅有效降低了工艺复杂度，同时也能够避免离子注入带来的材料缺陷。

技术领域

本发明属于整流器技术领域，具体涉及一种P型基区碳化硅DAS器件及其制备方法。

背景技术

DAS(Diode Avalanche Shaper，二极管雪崩整流器)是一种半导体短路开关二极管，具有高效率、高可靠性、连续工作时间长和体积小等特点，通常作为关键器件应用于UWB(Ultra Wide Band，超宽带)脉冲信号源。

由于硅材料的理论极限，硅基DAS已无法满足多数几千伏甚至是几十千伏的脉冲系统的要求。碳化硅材料具有比硅材料高的禁带宽度、饱和漂移速度、热导率、临界击穿电场和抗辐照能力，使得碳化硅基DAS器件的性能优于硅基DAS。在同等电压等级要求的脉冲系统中，碳化硅基DAS的串联数量远小于硅基DAS，极大地节省了系统的体积；同时，漂移区厚度的降低和饱和漂移速度的提升能够降低器件的电压上升时间，使得碳化硅基DAS可以工作在高频、高速条件下。

然而，受限于目前碳化硅器件的制备工艺，使得常规碳化硅基N型基区的DAS器件难以制备，局部电场集中使得DAS器件常常在工作前失效，难以充分发挥碳化硅材料的优势，限制了DAS器件的性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种P型基区碳化硅DAS器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种P型基区碳化硅DAS器件，包括：

衬底；

位于所述衬底一侧的外延结构，所述外延结构包括N+缓冲区、P-基区、P+缓冲区和P+区，其中，所述P-基区位于所述N+缓冲区远离所述衬底的一侧，所述P+区位于所述P-基区远离所述衬底的一侧，所述P+缓冲区位于所述P-基区与所述P+区之间；

位于所述外延结构远离所述衬底一侧的阳极；

位于所述衬底远离所述N+缓冲区一侧的阴极；

所述P型基区碳化硅DAS器件还包括SiO₂钝化层，所述SiO₂钝化层覆盖于所述外延结构远离所述衬底一侧的表面；所述N+缓冲区包括第一区域、以及包围所述第一区域的台阶区域，沿垂直于所述衬底所在平面的方向，所述P-基区、P+缓冲区和P+区的正投影位于所述第一区域内，所述阳极的正投影与所述SiO₂钝化层的正投影不交叠。

在本发明的一个实施例中，所述N+缓冲区包括N型SiC材料。

在本发明的一个实施例中，所述N+缓冲区的掺杂离子为氮离子，所述氮离子的掺杂浓度为1×10¹⁸～5×10¹⁸cm^-3。

在本发明的一个实施例中，所述P-基区、所述P+缓冲区及所述P+区均包括P型SiC材料。

在本发明的一个实施例中，所述P-基区、所述P+缓冲区和所述P+区的掺杂离子为铝离子。