基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H-SiC二极管及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H

【技术实现步骤摘要】
基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管及制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管及制备方法。

技术介绍

[0002]SiC材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。碳化硅肖特基二极管具有击穿电压高、电流密度大、工作频率高等一系列优点，因此发展前景非常广泛。目前碳化硅肖特基二极管面临的主要问题之一就是使器件实现较高的功率容量。
[0003]为了实现较高的功率容量，从器件技术角度，一方面要使得4H
‑
SiC肖特基二极管维持较高的反向击穿电压，另一方面也要提升正向的导通电流密度。然而，在常规传统的平面结构4H
‑
SiC功率肖特基二极管制作工艺中，仅有一次P+离子注入工艺来实现上述目的，通常为环状结构，该环状结构的横向尺寸、间距影响了电场分布，不利于反向击穿电压的稳定。此外，平面结构下，器件的导通路径较窄，导致正向导通电流密度不够大。这些都影响了器件整体性能的提升。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管及制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0005]本专利技术提供了一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，包括：自下而上依次层叠设置的欧姆接触电极、N型SiC衬底层、N型SiC外延层和肖特基接触电极，其中，
[0006]所述肖特基接触电极位于所述N型SiC外延层的中间区域；
[0007]所述N型SiC外延层上表面的边缘形成阶梯状环形台阶；
[0008]所述N型SiC外延层上表面的中间区域设置有T型凹槽；
[0009]所述N型SiC外延层上表面边缘的底层的台阶面上设置有第一P型注入区；
[0010]所述N型SiC外延层上表面边缘的中间层和顶层的台阶面上设置有第一P型终端；
[0011]所述T型凹槽的外围绕设有第二P型终端；
[0012]所述T型凹槽的下方设置有第二P型注入区；
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第一P型注入区、所述第一P型终端和所述第二P型终端均为封闭环结构，所述第二P型注入区为条形结构。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述第一P型终端和所述第二P型终端的材料为P型立方相氮化硼。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述第一P型注入区和所述第二P型注入区的材料为P
型4H
‑
SiC。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述P型4H
‑
SiC的掺杂浓度为10
19
‑
10
20
cm
‑3次方量级。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管还包括钝化层，所述钝化层设置在所述N型SiC外延层上并覆盖所述N型SiC外延层上表面边缘的所述第一P型注入区和所述第一P型终端。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管还包括保护层，所述保护层设置在所述钝化层上。
[0019]本专利技术提供了一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管制备方法，包括；
[0020]S1：在4H
‑
SiC衬底上形成4H
‑
SiC外延层；
[0021]S2：利用等离子体干法刻蚀对所述4H
‑
SiC外延层的中间区域和边缘区域进行刻蚀，在所述4H
‑
SiC外延层的边缘形成阶梯状的4H
‑
SiC沟槽区，在所述4H
‑
SiC外延层的中间形成T型凹槽，其中，所述阶梯状的4H
‑
SiC沟槽区自下而上依次为第一4H
‑
SiC沟槽区、第二4H
‑
SiC沟槽区和第三4H
‑
SiC沟槽区；
[0022]S3：利用等离子体干法刻蚀对所述T型凹槽外围和底部进行刻蚀，在所述T型凹槽外围形成第四4H
‑
SiC沟槽区，在所述T型凹槽底部形成第五4H
‑
SiC沟槽区；
[0023]S4：利用离子注入，在所述第一4H
‑
SiC沟槽区内和所述第五4H
‑
SiC沟槽区内形成P型注入区；
[0024]S5：利用化学气相淀积技术，在所述第二4H
‑
SiC沟槽区、所述第三4H
‑
SiC沟槽区和所述第四4H
‑
SiC沟槽区内淀积形成P型终端；
[0025]S6：在器件表面通过化学气相淀积，形成钝化层；
[0026]S7：在所述4H
‑
SiC衬底的底面制备欧姆接触电极；
[0027]S8：刻蚀部分所述钝化层漏出器件中间区域的所述4H
‑
SiC外延层，在漏出的所述4H
‑
SiC外延层上制备肖特基接触电极；
[0028]S9：在所述钝化层上制备形成保护层。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，所述P型终端的材料为P型立方相氮化硼，所述P型注入区的材料为P型4H
‑
SiC。
[0030]在本专利技术的一个实施例中，所述P型4H
‑
SiC的掺杂浓度为10
19
‑
10
20
cm
‑3次方量级。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]1.本专利技术的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，通过设置台阶状P型立方相氮化硼(CBN)终端保护区与SiC离子注入区的混合结构，相比于传统结构，提升了中间区域的正向电流导通路径，可以在相同面积下提升器件的正向电流，另外，器件周边区域的电场分布情况相比于传统结构更具有优势，可以通过P型氮化硼和碳化硅材料之间的调控，提高电场分布均匀性。
[0033]2.本专利技术的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，采用P型立方相氮化硼材料制备终端保护区，由于P型立方相氮化硼材料具有高击穿场强优势，是传统SiC材料的10倍以上，可以显著降低4H
‑
SiC肖特基二极管周边区域的电场集中现象，提升器件可靠性，而且P型氮化硼与肖特基金属势垒高度较大，可以降低4H
‑
SiC肖特基二极管中间区域的反向泄露电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，包括：自下而上依次层叠设置的欧姆接触电极(1)、N型SiC衬底层(2)、N型SiC外延层(3)和肖特基接触电极(4)，其中，所述肖特基接触电极(4)位于所述N型SiC外延层(3)的中间区域；所述N型SiC外延层(3)上表面的边缘形成阶梯状环形台阶；所述N型SiC外延层(3)上表面的中间区域设置有T型凹槽(301)；所述N型SiC外延层(3)上表面边缘的底层的台阶面上设置有第一P型注入区(5)；所述N型SiC外延层(3)上表面边缘的中间层和顶层的台阶面上设置有第一P型终端(6)；所述T型凹槽(301)的外围绕设有第二P型终端(7)；所述T型凹槽(301)的下方设置有第二P型注入区(8)。2.根据权利要求1所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，所述第一P型注入区(5)、所述第一P型终端(6)和所述第二P型终端(7)均为封闭环结构，所述第二P型注入区(8)为条形结构。3.根据权利要求1所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，所述第一P型终端(6)和所述第二P型终端(7)的材料为P型立方相氮化硼。4.根据权利要求1所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，所述第一P型注入区(5)和所述第二P型注入区(8)的材料为P型4H
‑
SiC。5.根据权利要求4所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，所述P型4H
‑
SiC的掺杂浓度为10
19
‑
10
20
cm
‑3次方量级。6.根据权利要求1所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，还包括钝化层(9)，所述钝化层(9)设置在所述N型SiC外延层(3)上并覆盖所述N型SiC外延层(3)上表面边缘的所述第一P型注入区(5)和所述第一P型终端(6)。7.根据权利要求6所述的基于台阶状P型CBN与SiC混合结构的4H
‑
SiC二极管，其特征在于，还包括保护层(10)，所述保护层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京波，王小周，赵艳，
申请(专利权)人：浙江芯国半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：