碳化硅二极管结构及制作方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅二极管结构及制作方法，包括碳化硅衬底、碳化硅外延层、正面电极、肖特基势垒层、P型分压环、N型截止环、复合终端钝化层、欧姆接触层以及背面电极；背面电极、欧姆接触层、碳化硅衬底从下往上依次叠加，N型截止环位于P型分压环的外侧；肖特基势垒层和正面电极在碳化硅外延层的上表面从下往上依次叠加，复合终端钝化层设置在碳化硅外延层的上表面，复合终端钝化层将正面电极半包围。通过带有阻挡缓冲层的双层碳化硅外延，减少了碳化硅衬底的缺陷，通过N型截止环，可以有效的截断漏电通道产生的漏电流，能够减少器件边缘漏电量大的情况发生；复合终端钝化层可以对器件形成整体保护，增强了器件可靠性。增强了器件可靠性。增强了器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅二极管结构及制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，具体地，涉及一种碳化硅二极管结构及制作方法。

技术介绍

[0002]碳化硅是一种由硅和碳构成的化合物半导体材料，具有优越的电学性能，第三代半导体
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SIC(碳化硅)因其高禁带宽度、高阻断电压和高热导率等特性，成为制作高温、高频、抗辐射和大功率电力电子器件的理想半导体材料。平面碳化硅器件具有高可靠性特性的重要条件是具有良好的结构与终端保护。
[0003]现有公开号为CN109509706A的中国专利，其公开了一种碳化硅二极管的制备方法及由该制备方法制成的碳化硅二极管，该碳化硅二极管包括一碳化硅衬底、一碳化硅外延层、一图形化的场板介质层、一图形化的肖特基接触电极和一欧姆接触电极层；碳化硅外延层设置于碳化硅衬底的正面；在碳化硅外延层内且沿着碳化硅外延层的上表面设置有图形化的离子注入区；碳化硅外延层的上表面设置有图形化的场板介质层，且碳化硅外延层的上表面未图形化的场板介质层覆盖的区域设置有图形化的肖特基接触电极；图形化的场板介质层的上表面的部分区域被图形化的肖特基接触电极覆盖，其余区域裸露；欧姆接触电极层设置于碳化硅衬底的背面。
[0004]专利技术人认为现有技术中的碳化硅二极管容易受到衬底缺陷和界面不稳定性的影响，造成器件的可靠性差，且对于碳化硅器件在反向工作时，尤其在高温条件下工作时，当氧化层上的表面电荷足以引起n型半导体内产生较大漏电通道，器件边缘容易出现漏电大的问题，存在待改进之处。

技术实现思路
/>[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种碳化硅二极管结构及制作方法。
[0006]根据本专利技术提供的一种碳化硅二极管结构,包括碳化硅衬底、碳化硅外延层、正面电极、肖特基势垒层、P型分压环、N型截止环、复合终端钝化层、欧姆接触层以及背面电极；所述背面电极、欧姆接触层以及碳化硅衬底从下往上依次叠加，所述碳化硅外延层在碳化硅上方设置有一层或多层，所述P型分压环通过离子注入设置在位于最上层的碳化硅外延层内，所述N型截止环通过离子注入设置在位于最上层的碳化硅外延层内，且所述N型截止环位于P型分压环的外侧；所述肖特基势垒层和正面电极二者在位于最上层的碳化硅外延层的上表面从下往上依次叠加，所述复合终端钝化层设置在位于最上层的碳化硅外延层的上表面，且所述复合终端钝化层将正面电极半包围并使正面电极的上表面的局部裸露。
[0007]优选地，所述正面电极的上侧边缘位置形成有配合部，所述复合终端钝化层包括二氧化硅层和磷硅玻璃层，所述二氧化硅层和磷硅玻璃层二者在位于最上层的碳化硅外延层的上表面从下往上依次叠加，且所述磷硅玻璃层的上表面与配合部的下表面贴合。
[0008]优选地，所述复合终端钝化层还包括氮化硅层和聚酰亚胺层，所述氮化硅层和聚酰亚胺层二者均在磷硅玻璃层的上表面从下往上依次叠加，且所述氮化硅层和聚酰亚胺层二者均覆盖正面电极上表面的边缘。
[0009]优选地，所述碳化硅衬底与碳化硅外延层之间设置有隔离缓冲层。
[0010]优选地，所述隔离缓冲层包括N型碳化硅导电材料，厚度在0.5um至2um之间，电阻率在10
16
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10
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之间。
[0011]优选地，碳化硅外延层包括第一外延层和第二外延层，所述第一外延层位于第二外延层的下方，所述第一外延层和第二外延层二者均包括碳化硅导电材料；所述第一外延层的厚度在0.5um至5um之间，所述第一外延层的电阻率在10
16
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之间；所述第二外延层的厚度在2um至50um之间，所述第二外延层的电阻率在10
15
‑
10
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之间。
[0012]根据本专利技术提供的一种碳化硅二极管结构的制作方法，包括权利要求1
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6任一项权利要求所述的一种碳化硅二极管结构，制作方法包括如下步骤：S1、准备所述碳化硅衬底，并在所述碳化硅衬底的上表面生长隔离缓冲层；S2、在所述隔离缓冲层的上表面分两次或多次淀积形成多层碳化硅外延层；S3、在位于最上层的所述碳化硅外延层的外表面通过淀积生成二氧化硅保护层，再通过光刻胶的涂布曝光显影工艺进行刻蚀处理形成N型区窗口，之后再通过多次N离子注入形成N型截止环；S4、去除二氧化硅保护层并烘干；S5、在位于最上层的所述碳化硅外延层的外表面通过淀积生成二氧化硅保护层，再通过光刻胶的涂布曝光显影工艺进行刻蚀处理形成P型区窗口，之后再通过多次 P离子注入形成P型分压环；S6、去除二氧化硅保护层并烘干；S7、通过溅射或涂布PR 胶的方式淀积碳膜，之后进行高温退火激活，然后再去除碳膜；S8、在位于最上层的所述碳化硅外延层的上方进行热氧生长二氧化硅层，之后再在二氧化硅层的上方使用炉管或CVD淀积形成磷硅玻璃层；S9、在所述二氧化硅层和磷硅玻璃层上通过光刻胶的涂布曝光显影工艺进行刻蚀，形成电极窗口；S10、在电极窗口处淀积金属形成所述肖特基势垒层；S11、在所述肖特基势垒层上淀积金属或复合金属，并通过光刻胶的涂布曝光显影工艺进行刻蚀形成所述正面电极；S12、在所述磷硅玻璃层的上方依次淀积氮化硅层和聚酰亚胺层，通过光刻胶的涂布曝光显影工艺进行刻蚀使所述正面电极顶部的部分区域裸露；S13、通过研磨将所述碳化硅衬底的厚度减薄到100um
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300um；S14、在所述碳化硅衬底的背面淀积金属镍形成所述欧姆接触层；S15、在所述欧姆接触层的背面淀积金属或复合金属形成背面电极。
[0013]优选地，对于步骤S3，N型离子注入为氮离子，注入温度为300
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700度，注入能量为300
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600kev。
[0014]优选地，对于步骤S5，P型离子注入为AL离子或硼离子，注入温度为300
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700度，注入能量30
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800kev。
[0015]优选地，对于步骤S8，热氧温度在1300
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2000度之间，氧化厚度为10
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1000埃；所述磷硅玻璃层的厚度为1000
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10000埃。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0017]1、本专利技术通过使用带有阻挡缓冲层的双层碳化硅外延，减少了碳化硅衬底缺陷在同质外延时延伸到碳化硅外延中，减少了碳化硅衬底的缺陷，从而有助于提高产品的良品率和可靠性；且通过N型截止环，可以有效的截断漏电通道产生的漏电流，从而有助于减少器件边缘漏电量大的情况发生；
[0018]2、本专利技术通过在终端最外侧增加N型截止环，即耗尽层外的氧化层边缘充当漏电通道截止作用，一方面可以有效的截断漏电通道产生的漏电流，另一方面能够有效防止多种情况下导致的P型分压环的损伤，从而有助于提高碳化硅二极管的使用寿命；
[0019]3、本专利技术通过二氧化硅层、磷硅玻璃层、氮化硅层以及聚酰亚胺层形成了多层复合终端钝化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅二极管结构，其特征在于，包括碳化硅衬底(10)、碳化硅外延层(14)、正面电极(70)、肖特基势垒层(40)、P型分压环(20)、N型截止环(30)、复合终端钝化层(99)、欧姆接触层(100)以及背面电极(110)；所述背面电极(110)、欧姆接触层(100)以及碳化硅衬底(10)从下往上依次叠加，所述碳化硅外延层(14)在碳化硅上方设置有一层或多层，所述P型分压环(20)通过离子注入设置在位于最上层的碳化硅外延层(14)内，所述N型截止环(30)通过离子注入设置在位于最上层的碳化硅外延层(14)内，且所述N型截止环(30)位于P型分压环(20)的外侧；所述肖特基势垒层(40)和正面电极(70)二者在位于最上层的碳化硅外延层(14)的上表面从下往上依次叠加，所述复合终端钝化层(99)设置在位于最上层的碳化硅外延层(14)的上表面，且所述复合终端钝化层(99)将正面电极(70)半包围并使正面电极(70)的上表面的局部裸露。2.如权利要求1所述的一种碳化硅二极管结构，其特征在于，所述正面电极(70)的上侧边缘位置形成有配合部(71)，所述复合终端钝化层(99)包括二氧化硅层(50)和磷硅玻璃层(60)，所述二氧化硅层(50)和磷硅玻璃层(60)二者在位于最上层的碳化硅外延层(14)的上表面从下往上依次叠加，且所述磷硅玻璃层(60)的上表面与配合部(71)的下表面贴合。3.如权利要求2所述的一种碳化硅二极管结构，其特征在于，所述复合终端钝化层(99)还包括氮化硅层(80)和聚酰亚胺层(90)，所述氮化硅层(80)和聚酰亚胺层(90)二者均在磷硅玻璃层(60)的上表面从下往上依次叠加，且所述氮化硅层(80)和聚酰亚胺层(90)二者均覆盖正面电极(70)上表面的边缘。4.如权利要求1所述的一种碳化硅二极管结构，其特征在于，所述碳化硅衬底(10)与碳化硅外延层(14)之间设置有隔离缓冲层(11)。5.如权利要求4所述的一种碳化硅二极管结构，其特征在于，所述隔离缓冲层(11)包括N型碳化硅导电材料，厚度在0.5um至2um之间，电阻率在10
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之间。6.如权利要求1所述的一种碳化硅二极管结构，其特征在于，所述碳化硅外延层(14)包括第一外延层(12)和第二外延层(13)，所述第一外延层(12)位于第二外延层(13)的下方，所述第一外延层(12)和第二外延层(13)二者均包括碳化硅导电材料；所述第一外延层(12)的厚度在0.5um至5um之间，所述第一外延层(12)的电阻率在10
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之间；所述第二外延层(13)的厚度在2um至50um之间，所述第二外延层(13)的电阻率在10
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之间。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：淄博绿能芯创电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：