碳化硅外延片、碳化硅二极管器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅外延片及碳化硅二极管器件及其制备方法，碳化硅外延片设置多层N型SiC外延层和不同面积的P型区，位于下层的P型区面积较大，能够提高器件反向击穿特性和抗浪涌电流能力，位于上层的P型区面积较小，能够增加表面肖特基接触面积，进而减小器件开启电压。本发明专利技术的多层外延结构，通过多层分布掺杂实现提高P型掺杂分布的可控性，即提高P型掺杂注入形貌控制，进而增加碳化硅二极管器件加工的工艺窗口，即增加碳化硅二极管器件的P型区面积的设计余量，进而具备低正向导通压降、高反向电压和高浪涌电流特性。基于本发明专利技术的多层SiC外延层与多次注入的结构，可增加P型区的深度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅外延片、碳化硅二极管器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种碳化硅外延片、一种碳化硅二极管器件，以及一种碳化硅二极管器件的制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅材料作为一种重要的第三代半导体材料具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率高、耐高温、抗辐射等优点。基于碳化硅材料制备的二极管和三极管器件，具有导通损耗小，击穿电压高、可实现小型化和器件工作温度高等优点，被广泛地应用于功率电源、高速铁路、新能源汽车、智能高压输电等领域。
[0003]SiC二极管是一种最常用的SiC功率电子器件，SiC二极管主要有肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)和PIN二极管(PIN Diode)两种基本类型。其中，肖特基二极管(SiC SBD)的正向电压低，工作频率快，反向恢复时间短和损耗小；但是由于其反向阻断特性较差，仅能应用在低压领域，不能满足在650V/1200V高压领域的需求。PIN二极管具有较高的反向击穿电压和抗浪涌电流能力，但其正向导通电压偏高，反向恢复时间和损耗较大。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅外延片，其特征在于，包括由下至上依次设置的SiC衬底、至少两层N型SiC外延层，每层SiC外延层均设置有复数个P型区，相邻的SiC外延层的P型区的位置相对且相通；由下至上的每层SiC外延层中，在下的SiC外延层的P型区面积大于在上的SiC外延层的P型区。2.根据权利要求1所述的碳化硅外延片，其特征在于，每层SiC外延层的掺杂浓度范围为1E14
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2E17/cm3。3.一种碳化硅二极管器件，其特征在于，包括由下至上依次设置的欧姆金属层、权利要求1或2所述的碳化硅外延片、肖特基金属层。4.根据权利要求3所述的碳化硅二极管器件，其特征在于，欧姆金属层的表面设置有第一电极层，肖特基金属层的表面设置有第二电极层。5.根据权利要求3或4所述的碳化硅二极管器件，其特征在于，最上层的SiC外延层的P型区与肖特基金属层接触，形成碳化硅结势垒肖特基二极管。6.根据权利要求3或4所述的碳化硅二极管器件，其特征在于，最上层的SiC外延层的P型区与肖特基金属层之间还设置有欧姆接触金属，形成碳化硅MPS二极管。7.一种碳化硅二极管器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在SiC衬底的第一表面生长N型第一SiC外延层；2)在第一SiC外延层表面沉积一层保护性薄膜，通过蚀刻打开复数个第一注入区，在第一注入区进行离子注入，通过高温激活，形成第一P型区；3)在第一SiC外延层表面依次生长至少一层N型SiC外延层，每生长一层SiC外延层后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：房育涛，蔡文必，叶念慈，张富钦，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：