碳化硅肖特基器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳化硅肖特基器件，包括第一导电类型的衬底，形成在所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层，形成在所述第一外延层的上表面的第二导电类型的第二外延层，形成在所述第二外延层的上表面的间隔设置的钝化层，分别与间隔的所述钝化层相连且贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底的至少两个隔离结构，形成在位于间隔的钝化层之间的第二外延层的上表面的阳极金属层，与所述衬底的下表面连接的阴极金属层。另，本发明专利技术还涉及一种碳化硅肖特基器件的制备方法。本发明专利技术中的碳化硅肖特基器件可以在不增加导通电阻的前提下，进一步提高肖特基器件的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅肖特基器件及其制备方法
本专利技术涉及宽禁带半导体材料制造工艺技术，尤其涉及一种碳化硅肖特基器件及其制备方法。
技术介绍
因碳化硅材料固有的优点，使用碳化硅材料制成肖特基二极管器件具有较好的击穿电场和较好的击穿电压，可在高温下工作，正反向特性随温度和时间的变化很小，可靠性好。但是，随着目前高铁、新能源汽车、工业等领域的使用需求，应用端对击穿电压的要求越来越高，传统碳化硅肖特基器件，通常通过不断增加N型外延区的厚度来增加击穿电压，但同时会导致导通电阻不断增加，系统整体功耗增加。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种不增加导通电阻提高可以击穿电压的新型碳化硅肖特基器件及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：所述碳化硅肖特基器件，包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层的上表面的第二导电类型的第二外延层；形成在所述第二外延层的上表面的间隔设置的钝化层；分别与间隔的所述钝化层相连且贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底的至少两个隔离结构；形成在位于间隔的钝化层之间的第二外延层的上表面的阳极金属层；与所述衬底的下表面连接的阴极金属层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述碳化硅肖特基器件还包括贯穿所述第一外延层的位于所述隔离结构之间的第一导电类型的埋层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述新型碳化硅肖特基器件还包括形成于所述第二外延层的内部与所述阳极金属层和所述隔离结构相连的第二导电类型的隔离区。另外，本专利技术还提供所要求保护的新型碳化硅肖特基器件的制造方法，其包括如下步骤：步骤S1：提供第一导电类型的衬底；步骤S2：在所述衬底的上表面形成第二导电类型的第一外延层；步骤S3：在所述第一外延层的上表面形成第一导电类型的第二外延层；步骤S4：在所述第二外延层的上表面形成钝化层，在所述钝化层上表面进行刻蚀形成深槽窗口，对所述深槽窗口打开区域进行刻蚀，形成隔离结构沟槽，所述隔离结构沟槽贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底内，在所述隔离结构沟槽内填充二氧化硅形成隔离结构，在所述深槽窗口内填充钝化层材料形成钝化层；步骤S5：在所述钝化层上选择性刻蚀，形成肖特基接触孔沟槽；在所述肖特基接触孔沟槽内和所述钝化层的上表面形成阳极金属层；步骤S6：在所述衬底的下表面形成阴极金属层。根据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S2中，还包括在所述第一外延层内形成第一导电类型的埋层。据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S2中，形成所述埋层包括如下步骤：采用离子注入的方式对第二导电类型的第一外延层进行局部掺杂，并使得所述第二导电类型的第一外延层局部区域反型成为第一导电类型而形成所述第一导电类型的埋层。据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S3中，还包括在所述第二外延层内形成第二导电类型隔离区，所述第二导电类型隔离区为环形结构。据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S3中，形成所述第二导电类型隔离区包括如下步骤：采用离子注入的方式对第一导电类型的第二外延层进行局部掺杂，并使得所述第一导电类型的第二外延层局部区域反型成为第二导电类型而形成所述第二导电类型的隔离区。据本专利技术的设计构思，本专利技术所述步骤S4中，还包括利用化学机械研磨将所述钝化层表面平坦化，所述隔离结构为环形结构。据本专利技术的设计构思，本专利技术所述S5中，所述阳极金属层所用金属为钛或镍或铝。本专利技术所述的碳化硅肖特基器件结构内设置有第二导电类型的第一外延层，与所述第一导电类型衬底和所述第一导电类型第二外延层形成寄生的三极晶体管，当肖特基器件正向导通时，通过设置合适的第一外延层浓度，便可将衬底电流进一步放大，大大提高了肖特基器件的正向电流能力。还有，本专利技术引入深槽隔离结构，相较于现有的沟槽隔离结构，其具有较高的深宽比，且贯穿所述第一外延层和所述第二外延层且延伸至所述衬底，且深槽隔离结构位置处于器件阳极金属层的外侧，起到很好的隔离作用。当肖特基器件处于反偏状态时，所述深槽隔离结构可以极大的承受电场，保证击穿不会发生在碳化硅表面，同时彻底避免了横向击穿，使得击穿只能发生在碳化硅体内纵向方向。增加深槽隔离结构后可以完全有效的利用第一导电类型第二外延层作为漂移区，使其完全耗尽，因此能够承受更高的电压，基于此原理，可以在导通电阻基本不变的前提下，实现更大的反向电压，降低功耗，提升器件性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的碳化硅肖特基器件的剖面结构示意图；图2是图1中的碳化硅肖特基器件的制造方法的流程示意图；图3至图14是本专利技术一实施例提供的碳化硅肖特基器件的形成过程的剖面结构示意图。附图标记说明：10、衬底；20、第一外延层；20a、埋层；30、第二外延层；30a、隔离区；40、钝化层；40a、第一钝化层；40b、第二钝化层；50、隔离结构；50a、隔离结构沟槽；60、阳极金属层；60a、肖特基接触孔沟槽；70、阴极金属层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：如图1所示，本专利技术提供一种新型碳化硅肖特基器件，包括第一导电类型的衬底10；形成在所述衬底10的上表面的第二导电类型的第一外延层20；形成在所述第一外延层20的上表面的第二导电类型的第二外延层30；形成在所述第二外延层20的上表面的间隔设置的钝化层40；分别与间隔的所述钝化层40相连且贯穿所述第二外延层30和所述第一外延层20且延伸至所述衬底10的至少两个隔离结构50；形成在位于间隔的钝化层40之间的第二外延层30的上表面的阳极金属层60；与所述衬底10的下表面连接的阴极金属层70。所述碳化硅肖特基器件结构内设置有第二导电类型的第一外延层20，与所述第一导电类型衬底10和所述第一导电类型第二外延层30形成寄生的三极晶体管，当肖特基器件正向导通时，通过设置合适的第一外延层20浓度，便可将衬底10电流进一步放大，大大提高了肖特基器件的正向电流能力。进一步地，本专利技术引入隔离结构50，相较于现有的沟槽隔离结构，其具有较高的深宽比，且贯穿所述第一外延层20和所述第二外延层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅肖特基器件，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层的上表面的第二导电类型的第二外延层；形成在所述第二外延层的上表面的间隔设置的钝化层；分别与间隔的所述钝化层相连且贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底的至少两个隔离结构；形成在位于间隔的钝化层之间的第二外延层的上表面的阳极金属层；与所述衬底的下表面连接的阴极金属层。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基器件，其特征在于，其包括：第一导电类型的衬底；形成在所述衬底的上表面的第二导电类型的第一外延层；形成在所述第一外延层的上表面的第二导电类型的第二外延层；形成在所述第二外延层的上表面的间隔设置的钝化层；分别与间隔的所述钝化层相连且贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底的至少两个隔离结构；形成在位于间隔的钝化层之间的第二外延层的上表面的阳极金属层；与所述衬底的下表面连接的阴极金属层。2.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基器件，其特征在于，所述碳化硅肖特基器件还包括贯穿所述第一外延层的位于所述隔离结构之间的第一导电类型的埋层。3.根据权利要求1所述的碳化硅肖特基器件，其特征在于，所述碳化硅肖特基器件还包括形成于所述第二外延层的内部与所述阳极金属层和所述隔离结构相连的第二导电类型的隔离区。4.一种碳化硅肖特基器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：提供第一导电类型的衬底；步骤S2：在所述衬底的上表面形成第二导电类型的第一外延层；步骤S3：在所述第一外延层的上表面形成第一导电类型的第二外延层；步骤S4：在所述第二外延层的上表面形成钝化层，在所述钝化层上表面进行刻蚀形成深槽窗口，对所述深槽窗口打开区域进行刻蚀，形成隔离结构沟槽，所述隔离结构沟槽贯穿所述第二外延层和所述第一外延层且延伸至所述衬底内，在所述隔离结构沟槽内填充二氧化硅形成隔离结构，在所述深槽窗口内填充钝化层材...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：盛世瑶兰深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44