一种肖特基二极管及其制备方法技术

本申请涉及一种肖特基二极管，包括壳体和本体，本体包括：重掺杂N型SiC衬底；轻掺杂N型SiC层，其生长在重掺杂N型SiC衬底上；重掺杂P型环区，其形成于轻掺杂N型SiC层上；轻掺杂P型环区，其形成于重掺杂P型环区内；介质保护层，其沉积在轻掺杂N型SiC层上；金属层，结合于轻掺杂N型SiC层上表面且与重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区抵接，并进行退火处理形成肖特基结；阳极电极，其连接在金属层上；阴极电极，其连接在重掺杂N型SiC衬底背面形成欧姆接触。本申请通过重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区的设置，形成PN结，有效提高了二极管的反向击穿电压，并且通过退火处理，有效地提高了肖特基势垒的均匀性，提高了势垒高度，提高了反向耐压值。

【技术实现步骤摘要】
一种肖特基二极管及其制备方法
本申请涉及二极管的领域，尤其是涉及一种肖特基二极管及其制备方法。
技术介绍
肖特基二极管是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。肖特基二极管简称SDB是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。SBD具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，以致于限制了其应用范围。针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有肖特基二极管反向击穿电压较低的缺陷。
技术实现思路
为了改善肖特基二极管的反击穿电压较低的问题，本申请提供一种肖特基二极管及其制备方法。第一方面，本申请提供一种肖特基二极管，采用如下的技术方案：一种肖特基二极管，包括壳体和本体，所述壳体套设在本体上，所述本体包括：>重掺杂N型SiC衬底；轻掺杂N型SiC层，其生长在重掺杂N型SiC衬底上；重掺杂P型环区，其形成于轻掺杂N型SiC层上；轻掺杂P型环区，其形成于重掺杂P型环区内；介质保护层，其沉积在轻掺杂N型SiC层上；金属层，结合于轻掺杂N型SiC层上表面且与重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区抵接，并进行退火处理形成肖特基结；阳极电极，其连接在金属层上；阴极电极，其连接在重掺杂N型SiC衬底背面形成欧姆接触。通过采用上述技术方案，通过重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区的设置，形成PN结，有效提高了二极管的反向击穿电压，能够通过降低P型重掺杂环区的结深，进一步增强肖特基势垒区的表面电场，从而提高平面肖特基势垒的抗雷击能力，并能够降低正向导通压降、提高正向浪涌能力。并且对金属层和和轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区之间进行退火处理，有效地提高了肖特基势垒的均匀性，提高了势垒高度，提高了反向耐压值。优选的，所述介质保护层为二氧化硅层，所述介质保护层的厚度为1.5-2.5um。通过采用上述技术方案，介质保护层能够对电场进行保护，同时对轻掺杂N型SiC层进行掩蔽。优选的，所述金属层为Nb层，所述金属层的厚度为5-8mm。通过采用上述技术方案，Nb是一种良好的超导体金属，采用Nb层做金属层能够有效降低肖特基结的导通降压，提升元器件的性能。优选的，所述阳极电极为Al、Ni、Pt、Ag、Au一种或多种组合。通过采用上述技术方案，确保阳极电极具有较好的导电性，进而有效提高元器件性能。优选的，所述重掺杂N型SiC衬底的净掺杂浓度为于8×1017cm-3-2×1018cm-3，所述轻掺杂N型SiC层的浓度为1×1015cm-3至8×1016cm-3。通过采用上述技术方案，提升了二极管的耐压性能，有效提高肖特基二极管的性能。优选的，所述壳体两端开口，所述阳极电极和阴极电极从两个开口处伸出，所述壳体内侧从外至内依次固定设有第一吸湿层、排湿层和第二吸湿层。通过采用上述技术方案，保持二极管的本体的干燥，提升二极管的使用寿命。优选的，所述排湿层上开设有若干个排湿孔，所述排湿孔的一端与第一吸湿层连通，另一端与第二层吸湿层连通。通过采用上述技术方案，进一步提升壳体的除湿性能，确保本体保持干燥，有效延长元器件的使用寿命。第二方面，本申请提供一种肖特基二极管的制备方法，采用如下的技术方案：一种肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：S1：提供一重掺杂N型SiC衬底上，在重掺杂N型SiC衬底上外延轻掺杂N型SiC层；S2：进行第一次离子注入，在所述轻掺杂N型SiC层上形成重掺杂P型环区；S3：进行第二次离子注入，在重掺杂P型环区内形成轻掺杂P型环区；S4：在轻掺杂N型SiC层上沉积一层金属层，金属层分别与轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区抵接，并对金属层和轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区之间进行退火处理形成肖特基接触；S5：在轻掺杂N型SiC层上金属层覆盖区域外沉积介质保护层；S6：在金属层上沉积Al、Ni、Pt、Ag、Au一种或多种组合形成阳极电极；S7：在重掺杂N型SiC衬底背面沉积Ti、Ni或Pt金属，形成欧姆接触，制作阴极电极。通过采用上述技术方案，通过重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区的设置，形成PN结，有效提高了二极管的反向击穿电压，能够通过降低P型重掺杂环区的结深，进一步增强肖特基势垒区的表面电场，从而提高平面肖特基势垒的抗雷击能力，并能够降低正向导通压降、提高正向浪涌能力。并且对金属层和和轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区之间进行退火处理，有效地提高了肖特基势垒的均匀性，提高了势垒高度，提高了反向耐压值。优选的，所述轻掺杂N型SiC层采用化学气相沉积即CVD法外延形成。通过采用上述技术方案，能够高效稳定的生成轻掺杂N型SiC层，提高制备效率。优选的，所述退火处理的温度为450℃-600℃。通过采用上述技术方案，对金属层和和轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区之间进行退火处理，有效地提高了肖特基势垒的均匀性，提高了势垒高度，提高了反向耐压值。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区的设置，形成PN结，有效提高了二极管的反向击穿电压，能够通过降低P型重掺杂环区的结深，进一步增强肖特基势垒区的表面电场，从而提高平面肖特基势垒的抗雷击能力，并能够降低正向导通压降、提高正向浪涌能力；2.对金属层和和轻掺杂N型SiC层、重掺杂P型环区和轻掺杂P型环区之间进行退火处理，有效地提高了肖特基势垒的均匀性，提高了势垒高度，提高了反向耐压值；3.采用二氧化硅层作为介质保护层，能够对电场进行保护，同时对轻掺杂N型SiC层进行掩蔽。附图说明图1是本申请实施例中肖特基二极管的本体的剖面示意图；图2是本申请实施例中肖特基二极管的剖面示意图。附图标记说明：1、重掺杂N型SiC衬底；2、轻掺杂N型SiC层；3、重掺杂P型环区；4、轻掺杂P型环区；5、介质保护层；6、金属层；7、阳极电极；8、阴极电极；9、壳体；91、第一吸湿层；92、排湿层；921、排湿孔；93、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肖特基二极管，包括壳体(9)和本体，所述壳体(9)套设在本体上，其特征在于，所述本体包括：/n重掺杂N型SiC衬底(1)；/n轻掺杂N型SiC层(2)，其生长在重掺杂N型SiC衬底(1)上；/n重掺杂P型环区(3)，其形成于轻掺杂N型SiC层(2)上；/n轻掺杂P型环区(4)，其形成于重掺杂P型环区(3)内；/n介质保护层(5)，其沉积在轻掺杂N型SiC层(2)上；/n金属层(6)，结合于轻掺杂N型SiC层(2)上表面且与重掺杂P型环区(3)和轻掺杂P型环区(4)抵接，并进行退火处理形成肖特基结；/n阳极电极(7)，其连接在金属层(6)上；/n阴极电极(8)，其连接在重掺杂N型SiC衬底(1)背面形成欧姆接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管，包括壳体(9)和本体，所述壳体(9)套设在本体上，其特征在于，所述本体包括：
重掺杂N型SiC衬底(1)；
轻掺杂N型SiC层(2)，其生长在重掺杂N型SiC衬底(1)上；
重掺杂P型环区(3)，其形成于轻掺杂N型SiC层(2)上；
轻掺杂P型环区(4)，其形成于重掺杂P型环区(3)内；
介质保护层(5)，其沉积在轻掺杂N型SiC层(2)上；
金属层(6)，结合于轻掺杂N型SiC层(2)上表面且与重掺杂P型环区(3)和轻掺杂P型环区(4)抵接，并进行退火处理形成肖特基结；
阳极电极(7)，其连接在金属层(6)上；
阴极电极(8)，其连接在重掺杂N型SiC衬底(1)背面形成欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的一种肖特基二极管，其特征在于：所述介质保护层(5)为二氧化硅层，所述介质保护层(5)的厚度为1.5-2.5um。


3.根据权利要求1所述的一种肖特基二极管，其特征在于：所述金属层(6)为Nb层，所述金属层(6)的厚度为5-8mm。


4.根据权利要求1所述的一种肖特基二极管，其特征在于：所述阳极电极(7)为Al、Ni、Pt、Ag、Au一种或多种组合。


5.根据权利要求1所述的一种肖特基二极管，其特征在于：所述重掺杂N型SiC衬底(1)的净掺杂浓度为于8×1017cm-3-2×1018cm-3，所述轻掺杂N型SiC层(2)的浓度为1×1015cm-3至8×1016cm-3。


6.根据权利要求1所述的一种肖特基二极管，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶惠东，叶桢琪，
申请(专利权)人：苏州高新区华成电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32