混合PIN肖特基（MPS）二极管外延 *S

        混合PiN肖特基（MPS）二极管通过将p-i-n二极管的浪涌电流鲁棒性和低反向泄漏与肖特基结构的低正向电压相结合，在单个器件中结合了肖特基和p-i-n半导体的最佳特性。功率因数校正和升压电路中引入的MPS二极管具有优异的击穿电压、出色的反向恢复特性、耐温稳定性和与所有SiC器件相关的高温工作能力，提高了可靠性，显著提高了功率转换系统的整体效率。SiC优异的材料性能，结合MPS二极管优越的结构优势，使SiC MPS二极管成为最有发展前景的功率二极管类型。我司可生长4H-SiC外延晶片用于制备MPS二极管，外延结构如下：

1. 4H-SiC基混合PiN肖特基二极管外延参数

2. 4H-SiC基混合PiN肖特基二极管结构及工作原理

        MPS二极管的基本结构如图1所示。除了小尺寸的P+区域之外，还存在用于提高器件浪涌可靠性的大尺寸P+区域。小P+区的功能与JBS二极管中的P+区完全相同，而大P+区是为了提高器件在高电流下的导电性。在高电流下，对应于高P+区的PN结将打开，并将少数载流子注入器件的漂移区；由此产生的电导率调制效应将大大降低器件的电阻。

图1 4H-SiC MPS二极管结构示意图

        从器件结构特征来看，MPS二极管和JBS二极管没有本质区别，它们的结构特征是P+区和肖特基区的交替排列。这两种器件的区别在于它们的工作模式：在JBS二极管中，当器件反向偏置时，P+区仅屏蔽高电场以减少肖特基结的泄漏，而当器件正向偏置时则不工作；在MPS肖特基二极管中，P+区在器件反向偏置时起着相同的作用，在器件正向偏置且正向偏置电压较高时也参与导通，以提高器件的双极导电性。

        SiC基MPS二极管主要应用于PFC、升压电路和高压大功率电机驱动器等器件。

3. SiC MPS二极管的P型欧姆接触工艺

        P型欧姆接触工艺是MPS二极管工艺和JBS二极管工艺之间最显著的区别，也是工艺中最关键的步骤。在高电流浪涌的情况下，与MPS二极管的大P+区域相对应的PN结将打开，以增强器件的双极导电性，并提高其承受高电流电涌的能力。因此，良好的P+区欧姆接触应提供足够小的接触电阻，以降低双极操作模式下器件的电压降。

        与N型SiC上的欧姆接触相比，SiC MPS二极管工艺所需的有源区中大P+区的欧姆接触更难实现，这主要是由于P+区是通过离子注入形成的，掺杂浓度有限，掺杂离子在半导体内分布不均匀。只有在离表面非常近的0.1-0.2μm范围内，掺杂浓度才能达到1e18cm-3。同时注入的离子的活化率也存在问题。在典型的高温退火条件下，只有约20-65%的注入离子可以被激活，导致有效掺杂浓度较低。

        P型SiC欧姆接触常用的金属材料包括Pd、Ni、Pt和Al。Al金属本身的功函数较低，但多项研究表明，它可以在P型SiC上形成良好的欧姆接触。考虑到铝金属本身的熔点较低（~660℃），通常通过堆叠或与其他金属合金化来提高熔点。常见的组合包括Ti/Al、Ti/Ni/Al、Al/Ti/Al等。

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