[发明专利]欧姆接触基极与发射极短接的穿通型SiC-TVS器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种欧姆接触基极与发射极短接的穿通型SiC‑TVS器件及其制备方法，该器件包括SiC衬底、SiC外延层、第一电极和第二电极，其中，SiC外延层包括位于SiC衬底上表面的基区、嵌入在基区上表面交替分布的若干个发射区和若干个基极接触区，发射区与SiC衬底掺杂类型相同，与基区相反；基极接触区与基区掺杂类型相同，与SiC衬底相反；第一电极设置在SiC外延层上表面，由位于发射区上表面的若干个发射极以及位于基极接触区上表面的若干个基极短接组成。本发明通过在基区表面离子注入形成若干个均匀分布的发射区和基极接触区，并将基极与发射极短接，有效削弱正偏PN结在基区一侧由于少子注入引起的少子堆积效应，大幅提高了器件的钳位响应速度。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种欧姆接触基极与发射极短接的穿通型SiC-TVS器件及其制备方法。

背景技术

雷电、电磁脉冲(EMP)等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。瞬态电压抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)具有吸收功率高、响应速度快以及钳位电压稳定等优势，是目前常用的防护型器件，广泛应用于航空航天、轨道交通、高压电网、先进武器系统等电路微型化、集成化应用领域中。当瞬态浪涌冲击电路系统时，并联于其两端的TVS短时间内导通并吸收浪涌功率，将端电压钳位到一个预设值以实现钳位保护功能，避免了电子元器件/电子学系统受过压或过流冲击而损坏。

目前常用的TVS器件采用硅(Si)基半导体材料制作而成。而相比于Si材料，碳化硅(SiC)材料具有宽禁带、高临界击穿电场强度、高电子饱和漂移速度以及高热导率等优势，用碳化硅材料制备的TVS器件相对于Si材料制备的TVS能够表现出低漏电、快速响应、耐高温和尺寸集约带来的强鲁棒性等潜在优点，在高温、强辐射电磁干扰等极端复杂工作环境正得到越来越多的关注。

在EMP防护应用中，考虑EMP信号上升前沿时间一般为纳秒级或百皮秒级，因此要求TVS器件具有相应的快速响应时间。对于NPN穿通型SiC-TVS器件，当反偏N+/P-结与正偏P-/N+结相连通使得中间P-基区全耗尽时，TVS导通工作。然而，由于正偏P-/N+结在P-区一侧存在少子注入引起的少子堆积现象，使得反偏N+/P-结在P-区的耗尽推进受到阻碍，导致器件的钳位响应速度变慢(响应时间为微秒级)，无法实现纳秒级的快速响应，因此在EMP防护应用中受到限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种欧姆接触基极与发射极短接的穿通型SiC-TVS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：

本发明的一个方面提供了一种欧姆接触基极与发射极短接的穿通型SiC-TVS器件，包括SiC衬底、SiC外延层、第一电极和第二电极，其中，

所述SiC外延层包括位于所述SiC衬底上表面的基区、嵌入在所述基区上表面的若干个发射区和若干个基极接触区，所述发射区和所述基极接触区交替分布且相互接触，所述发射区与所述SiC衬底掺杂类型相同，所述发射区与所述基区掺杂类型相反；所述基极接触区与所述基区掺杂类型相同，所述基极接触区与所述SiC衬底掺杂类型相反；

所述第一电极设置在所述SiC外延层上表面，由位于所述发射区上表面的若干个发射极以及位于所述基极接触区上表面的若干个基极短接组成，其中，所述若干个发射极与所述若干个基极交替接触设置；

所述第二电极位于所述SiC衬底的下表面。

在本发明的一个实施例中，所述发射区与所述发射极形成欧姆接触，所述基极接触区与所述基极形成欧姆接触，所述第二电极与所述SiC衬底形成欧姆接触。

在本发明的一个实施例中，所述发射区的厚度大于所述基极接触区的厚度。