碳化硅肖特基二极管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及肖特基二极管技术领域，具体提供一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法。该碳化硅肖特基二极管的制造方法包括以下步骤，在形成掩膜层、隔离介质层、肖特基金属膜层、钝化层时，分若干次沉积，以降低应力集中的可能性，并调节应力分布。由此制造方法获得的碳化硅肖特基二极管具有成品合格率高，反向漏电电流小、反向击穿电压大，可靠性高，使用寿命长等特点。

Silicon carbide Schottky diode and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
碳化硅肖特基二极管及其制造方法
本专利技术属于肖特基二极管
，尤其涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制造方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)作为新一代的宽禁带半导体材料，在功率半导体领域具有极其优异的性能表现，是功率半导体器件发展的前沿和未来方向。SiC(碳化硅)是一种由硅(Si)和碳(C)构成的化合物半导体材料，具有优越的电学性能，包括宽禁带(2.3～3.3eV)，是Si的3倍；高击穿场强(0.8E16～3E16V/cm)，是Si的10倍；高饱和漂移速度(2E7cm/s)，Si的2.7倍；以及高热导率(4.9W/cmK)，约是Si的3.2倍。这些特性使碳化硅材料有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、饱和速度大、最大工作温度高等优良特性，这些优良的性质，使碳化硅电子器件可以在高电压、高发热量、高频率的环境下工作，故而碳化硅被认为是制作高功率电子器的最佳材料与砷化镓、硅相比，碳化硅在高压、高温方面有压倒性的优良性质。SiC肖特基二极管，属于多数载流子器件，该结构的特点是无额外载流子的注入和存储、开关速度快、开关损耗小、因其高的工作结温度和工作电压，以及优良的频率特性，可被用于高功率、高温应用要求的行业，如广泛应用于电动汽车/混合动力汽车等需要进行功率转换的逆变器、转换器、PFC(功率因数校正)电路、以及太阳能、风能等新能源中的整流、逆变等领域、计算机、信息和通信技术和国防。SiC肖特基二极管的导通电阻比Si低2～3个数量级，速度的极大提高，充分减小了系统的损耗，其次TotalCapacitiveCharge(Qc)小、可以降低开关损失，实现高速开关，使系统的整体效率获得提高。而且，Si快速恢复二极管的Trr会随着温度上升而增大，而SiC则可以维持大体一定的特性。因此，在1～3.3kV电压范围内开发单极SiC肖特基二极管对功率电子应用有很强的吸引力，使之替代现有的硅功率快速恢复二极管成为功率器件电能转换系统发展的趋势，也为节能做出贡献。但是，目前的SiC肖特基二极管在制造过程中，容易出现碳化硅晶圆应力过大，而碳化硅晶圆应力过大会导致制造时晶圆碎裂以及获得的SiC肖特基二极管反向漏电电流增大、反向击穿电压降低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳化硅肖特基二极管的制造方法，旨在解决现有碳化硅肖特基二极管制造过程中碳化硅晶圆应力过大而出现的晶圆碎裂、反向漏电电压增大、反向击穿电压降低等问题。进一步地，本专利技术还提供一种由上述方法获得的碳化硅肖特基二极管。本专利技术是这样实现的：一种碳化硅肖特基二极管的制造方法，包括以下步骤：步骤S01.提供包括碳化硅外延层的衬底；步骤S02.对碳化硅外延层进行标记干法刻蚀处理，在碳化硅外延层表面刻蚀出后续光刻步骤所需的对准套刻图案；步骤S03.在碳化硅外延层表面分若干次沉积形成掩膜层；步骤S04.对所述掩膜层进行表面刻蚀处理，获得便于进行P-注入所述的硬掩膜图案；步骤S05.对所述碳化硅外延层表面进行P-注入处理，随后去除所述碳化硅外延层表面的掩膜层；步骤S06.在步骤S05处理后的碳化硅外延层表面分若干次沉积形成掩膜层；步骤S07.对步骤S06获得掩膜层进行表面刻蚀处理，获得便于进行P+注入所述的硬掩膜图案；步骤S08.在步骤S07获得的碳化硅外延层表面进行P+注入处理，随后去除所述碳化硅外延层表面的掩膜层，并对所述碳化硅外延层进行退火激活处理；步骤S09.在步骤S08处理后的碳化硅外延层表面分若干次沉积形成隔离介质层；步骤S10.对所述隔离介质层进行表面刻蚀处理，获得具有接触孔的图案；步骤S11.在所述接触孔图案表面分若干次沉积形成肖特基金属膜层，并对所述金属膜层进行热处理；步骤S12.在所述肖特基金属膜层表面沉积形成一层金属膜；步骤S13.对所述金属膜进行刻蚀处理，露出金属连线的图案；步骤S14.在步骤S13处理后获得的表面分若干次沉积形成钝化层；步骤S15.对所述钝化层进行刻蚀处理，获得具有钝化层的图案；步骤S16.在所述钝化层的图案上形成聚酰亚胺层；步骤S17.对所述衬底进行减薄处理，同时在减薄处理的衬底表面沉积形成欧姆接触层，并在所述欧姆接触层表面沉积形成背面电极。以及，一种碳化硅肖特基二极管，该碳化硅肖特基二极管由如上的制造方法获得。本专利技术的有益效果如下：相对于现有技术，本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法，在沉积形成掩膜层、隔离介质层、肖特基金属膜层、钝化层等膜层时，将一次沉积形成分成若干次，由此控制和调节碳化硅晶圆的应力，降低其应力集中发生的可能性，使得制造过程中碳化硅晶圆的碎裂率得到极大的降低，由此提高产品的可靠性。本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管，由于是采用上述的制造方法制造得到，其具有反向漏电电流小、反向击穿电压大等可靠性，使得碳化硅肖特基二极管具有更长的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S01提供的衬底示意图；图2是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S03碳化硅外延层形成掩膜层的示意图；图3是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S04掩膜层刻蚀形成硬掩膜图案的示意图；图4是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S05碳化硅外延层进行P-注入处理并去除硬掩膜后的示意图；图5是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S06碳化硅外延层形成掩膜层的示意图；图6是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S07掩膜层刻蚀形成硬掩膜图案的示意图；图7是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S08碳化硅外延层进行P+注入处理并去除硬掩膜后的示意图；图8是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S09碳化硅外延层形成隔离介质层的示意图；图9是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S10对隔离介质层进行刻蚀处理后的示意图；图10是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S11形成肖特基金属膜层的示意图；图11是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S12形成金属膜的示意图；图12是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S13对金属膜进行刻蚀处理的示意图；图13是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S14形成钝化层的示意图；图14是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S15对钝化层进行刻蚀获得的图案的示意图；图15是本专利技术提供的碳化硅肖特基二极管的制造方法步骤S16形成聚酰亚胺层的示意图；图16是本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅肖特基二极管的制造方法，包括以下步骤：/n步骤S01.提供包括碳化硅外延层的衬底；/n步骤S02.对碳化硅外延层进行标记干法刻蚀处理，在碳化硅外延层表面刻蚀出后续光刻步骤所需的对准套刻图案；/n步骤S03.在碳化硅外延层表面分若干次沉积形成掩膜层；/n步骤S04.对所述掩膜层进行表面刻蚀处理，获得便于进行P

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基二极管的制造方法，包括以下步骤：
步骤S01.提供包括碳化硅外延层的衬底；
步骤S02.对碳化硅外延层进行标记干法刻蚀处理，在碳化硅外延层表面刻蚀出后续光刻步骤所需的对准套刻图案；
步骤S03.在碳化硅外延层表面分若干次沉积形成掩膜层；
步骤S04.对所述掩膜层进行表面刻蚀处理，获得便于进行P-注入所述的硬掩膜图案；
步骤S05.对所述碳化硅外延层表面进行P-注入处理，随后去除所述碳化硅外延层表面的硬掩膜；
步骤S06.在步骤S05处理后的碳化硅外延层表面分若干次沉积形成掩膜层；
步骤S07.对步骤S06获得的掩膜层进行表面刻蚀处理，获得便于进行P+注入所述的硬掩膜图案；
步骤S08.在步骤S07获得的碳化硅外延层表面进行P+注入处理，随后去除所述碳化硅外延层表面的膜层，并对所述碳化硅外延层进行退火激活处理；
步骤S09.在步骤S08处理后的碳化硅外延层表面分若干次沉积形成隔离介质层；
步骤S10.对所述隔离介质层进行表面刻蚀处理，获得具有接触孔的图案；
步骤S11.在所述接触孔图案表面分若干次沉积形成肖特基金属膜层，并对所述金属膜层进行热处理；
步骤S12.在所述肖特基金属膜层表面沉积形成一层金属膜；
步骤S13.对所述金属膜进行刻蚀处理，露出金属连线的图案；
步骤S14.在步骤S13处理后获得的表面分若干次沉积形成钝化层；
步骤S15.对所述钝化层进行刻蚀处理，获得具有钝化层的图案；
步骤S16.在所述钝化层的图案上形成聚酰亚胺层；
步骤S17.对所述衬底进行减薄处理，同时在减薄处理的衬底表面沉积形成欧姆接触层，并在所述欧姆接触层表面沉积形成背面电极。


2.如权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管的制造方法，其特征在于，步骤S03中分3～10次沉积形成所述膜层；所述膜层为二氧化硅膜层或者氮化硅膜层或者二氧化硅和氮化硅的混合膜层；所述膜层厚度为0.1μm～3μm。


3.如权利要求1所述的碳化硅肖特基二极管的制造方法，其特征在于，步骤S06中分3～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺冠中，
申请(专利权)人：深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44