碳化硅肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法。其中，所述碳化硅肖特基二极管的制备方法包括：制作SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底层，SiC衬底层上表面设有SiC外延层；在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环；在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环；在所述SiC外延层的上表面形成肖特基接触区；在所述肖特基接触区设置阳极电极；在所述SiC衬底层的下表面形成欧姆接触区；在所述欧姆接触区设置阴极电极。本发明专利技术采用浮空的P型环形成PN结，来屏蔽电场，达到提高反向击穿电压、减小反向漏电流的目的。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅肖特基二极管及其制备方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)作为第三代宽带隙半导体材料的代表，具有热导率高、电子饱和迁移速率高、击穿电场高等性质。相比第一代和第二代半导体，SiC在高温、高压、高频、大功率电子器件领域更具优势，可以适用于航天、军工、核能等极端环境，弥补了传统材料半导体在实际应用中的缺陷。肖特基(Schottky)二极管的原理是利用金属于半导体接触形成的金属——半导体结，其正向导通电压和正向压降都比PN结二极管低，且由于它是多数载流子器件，反向恢复时间比较短，可以做到几个纳秒。但是肖特基二极管的反向击穿电压较低，反向漏电流较大，使得肖特基二极管在应用方面受到一些限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中肖特基二极管的反向击穿电压较低，反向漏电流较大的缺陷，提供一种碳化硅肖特基二极管及其制备方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其特点在于，所述碳化硅肖特基二极管的制备方法包括：制作SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底层，SiC衬底层上表面设有SiC外延层；在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环；在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环；在所述SiC外延层的上表面形成肖特基接触区；在所述肖特基接触区设置阳极电极；在所述SiC衬底层的下表面形成欧姆接触区；>在所述欧姆接触区设置阴极电极。较佳地，在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环的步骤具体包括：在所述SiC外延层的上表面使用PCVD的方法生长一层SiO2薄膜；对所述SiO2薄膜采用光刻确定P型浮空环的位置；在确定的位置高能注入B或Al形成P型浮空环。较佳地，在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环的步骤具体包括：在所述SiC外延层的内部上表面使用PCVD的方法生长一层SiO2薄膜；对所述SiO2薄膜采用光刻确定P型保护环的位置；在确定的位置高能注入B或Al形成P型保护环。一种碳化硅肖特基二极管，其特点在于，所述碳化硅肖特基二极管包括：SiC衬底层、SiC外延层、P型保护环、P型浮空环、阳极电极、阴极电极、肖特基接触区、欧姆接触区；其中，所述SiC衬底层设置于所述SiC外延层之下；所述P型浮空环设置于所述SiC外延层内部；所述P型保护环设置于所述SiC外延层内上表面；所述肖特基接触区设置于所述SiC外延层之上；所述阳极电极设置于所述肖特基接触区之上；所述欧姆接触区设置于所述SiC衬底层之下；所述阴极电极设置于所述欧姆接触区之下。较佳地，所述碳化硅肖特基二极管采用如上所述的任意一种碳化硅肖特基二极管的制备方法制作而成。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术采用浮空的P型环N-epi形成PN结，来屏蔽电场，达到提高反向击穿电压、减小反向漏电流的目的。同时碳化硅肖特基二极管的有效面积保持不变，所以正向电流几乎不变。附图说明图1为本专利技术实施例1的一种碳化硅肖特基二极管的制备方法的流程图。图2为本专利技术实施例2的在SiC外延层的内部形成P型浮空环的具体流程图。图3为本专利技术实施例3的在SiC外延层的内部形成P型保护环的具体流程图。图4为本专利技术实施例4的一种碳化硅肖特基二极管的结构示意图。图5为对本专利技术实施例4的碳化硅肖特基二极管和现有的碳化硅肖特基二极管进行测试的电场强度的分布图。图6为对本专利技术实施例4的碳化硅肖特基二极管和现有的碳化硅肖特基二极管进行测试的电流大小的波形图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。实施例1本实施例提供了一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，图1示出了本实施例的流程图。参见图1，本实施例的制备方法包括：S1、制作SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底层，SiC衬底层上表面设有SiC外延层。S2、在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环。S3、在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环。S4、在所述SiC外延层的上表面形成肖特基接触区。S5、在所述肖特基接触区设置阳极电极。其中，阳极电极可选用Pt/Au/Ti等金属。S6、在所述SiC衬底层的下表面形成欧姆接触区。其中，蒸发金属Au/Ti，并快速退火，可以形成欧姆接触区。S7、在所述欧姆接触区设置阴极电极。本实施例中，采用形成P型浮空环的方法与外延的N-区形成PN结，在反偏时PN结的耗尽层将屏蔽电场，使SBD表面电场不再增加。从而降低反向漏电流，提高反向击穿电压。实施例2本实施例提供了一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其是在实施例1的基础上的进一步改进。图2示出了在SiC外延层的内部形成P型浮空环的具体步骤。参见图2，具体步骤包括：S2-1、在所述SiC外延层的上表面使用PCVD的方法生长一层SiO2薄膜。其中，PCVD(Plasma-enhancedChemicalVaporDeposition)即等离子体化学气相沉积，是指用含有薄膜组成原子的气体，利用射频电场使气体形成等离子体，在特定温度下在工件上沉积薄膜的方法。该方法被广泛应用于半导体行业中。S2-2、对所述SiO2薄膜采用光刻确定P型浮空环的位置。其中，在对SiO2薄膜进行光刻确定P型浮空环的位置后，去除要形成P型浮空环这部分位置的SiO2薄膜。S2-3、在确定的位置高能注入B或Al形成P型浮空环。其中，高能能量范围在200KeV-1MeV。本实施例使碳化硅肖特基二极管的表面电场强度减小，反向击穿电压提高，反向电流降低。本实施例的制备方法所包括的其它步骤与实施例1相同，故不再赘述。实施例3本实施例提供了一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其是在实施例1或2的基础上的进一步改进。图3示出了在SiC外延层的内部形成P型保护环的具体步骤。参见图3，具体步骤包括：S3-1、在所述SiC外延层的内部上表面使用PCVD的方法生长一层SiO2薄膜。S3-2、对所述SiO2薄膜采用光刻确定P型保护环的位置。其中，在对SiO2薄膜进行光刻确定P型保护环的位置后，去除要形成P型保护环这部分位置的SiO2薄膜。S3-3、在确定的位置高能注入B或Al形成P型保护环。其中，高能的能量范围在200KeV-1MeV。本实施例使碳化硅肖特基二极管的表面电场强度减小，反向击穿电压提高，反向电流降低。本实施例的制备方法所包括的其它步骤与实施例1相同，故不再赘述。实施例4本实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述碳化硅肖特基二极管的制备方法包括：/n制作SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底层，SiC衬底层上表面设有SiC外延层；/n在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环；/n在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环；/n在所述SiC外延层的上表面形成肖特基接触区；/n在所述肖特基接触区设置阳极电极；/n在所述SiC衬底层的下表面形成欧姆接触区；/n在所述欧姆接触区设置阴极电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述碳化硅肖特基二极管的制备方法包括：
制作SiC外延片，所述SiC外延片包括SiC衬底层，SiC衬底层上表面设有SiC外延层；
在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环；
在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环；
在所述SiC外延层的上表面形成肖特基接触区；
在所述肖特基接触区设置阳极电极；
在所述SiC衬底层的下表面形成欧姆接触区；
在所述欧姆接触区设置阴极电极。


2.如权利要求1所述的一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在所述SiC外延层的内部形成P型浮空环的步骤具体包括：
在所述SiC外延层的上表面使用PCVD的方法生长一层SiO2薄膜；
对所述SiO2薄膜采用光刻确定P型浮空环的位置；
在确定的位置高能注入B或Al形成P型浮空环。


3.如权利要求1所述的一种碳化硅肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在所述SiC外延层的内部上表面形成P型保护环...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎金荣，刘奇斌，程小强，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31