一种SiC肖特基功率二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC肖特基功率二极管，自下而上包括：N型4H

【技术实现步骤摘要】
一种SiC肖特基功率二极管及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种SiC肖特基功率二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]SiC(碳化硅)常见的晶体类型有3C、4H以及6H等。其中，4H
‑
SiC因其质量好、价格低的特点，是制造电力电子功率器件的不二之选。
[0003]4H
‑
SiC肖特基功率二极管适用于整流、逆变等功率系统中，是目前电动汽车、工业控制、高铁等新型产业能源转换系统中不可或缺的新型功率元器件之一。随着功率容量的不断提升，4H
‑
SiC肖特基功率二极管的工作电压和工作电流也要随之进一步提升。
[0004]现有的4H
‑
SiC功率肖特基二极管中，为了实现较高的工作电压，大多是通过加厚其N型4H
‑
SiC外延层来实现的。然而，当N型4H
‑
SiC外延层的厚度大于20um时，SiC外延工艺不足以支撑器件产品化的需求，限制了高压SiC肖特基功率二极管的产品化。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种SiC肖特基功率二极管及其制备方法。
[0006]本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种SiC肖特基功率二极管，包括：
[0008]N型4H
‑
SiC衬底；
[0009]P型4H
‑
SiC隔离层，堆叠于所述N型4H
‑
SiC衬底上方；
[0010]N型4H
‑
SiC外延层，堆叠于所述P型4H
‑
SiC隔离层上方；所述N型4H
‑
SiC外延层的厚度小于4μm；
[0011]两处阴极欧姆接触金属，分别位于所述N型4H
‑
SiC外延层的上表面两侧；所述阴极欧姆接触金属下方的N型4H
‑
SiC外延层注有N元素形成N+注入区；
[0012]矩形阳极凹槽，为刻蚀所述N型4H
‑
SiC外延层在水平方向的中部所形成，刻槽深度小于所述N型4H
‑
SiC外延层的厚度；
[0013]钝化层，覆盖于所述N型4H
‑
SiC外延层上表面除所述阴极欧姆接触金属以及所述矩形阳极凹槽以外的部分；
[0014]阳极肖特基接触金属，覆盖于所述矩形阳极凹槽的内表面以及所述钝化层靠近所述矩形阳极凹槽的部分上表面。
[0015]在一个实施例中，本专利技术提供的SiC肖特基功率二极管还包括：
[0016]聚酰亚胺保护层，覆盖于所述钝化层正上方的阳极肖特基接触金属上，并在所述阳极肖特基接触金属的外侧与所述钝化层相接触。
[0017]在一个实施例中，所述矩形阳极凹槽的深度为0.5μm～1μm，宽度为5μm～10μm。
[0018]在一个实施例中，所述N+注入区的高度为0.3μm～0.5μm，宽度为5μm～10μm。
[0019]在一个实施例中，所述钝化层为SiO2钝化层，所述SiO2钝化层的厚度为500nm
±
100nm。
[0020]在一个实施例中，所述阴极欧姆接触金属包括：Ni、Ti、NiSi合金或TiSi合金。
[0021]在一个实施例中，所述阳极肖特基接触金属，包括：Ti、Ni、W、Au或Pt。
[0022]第二方面，本专利技术提供了一种SiC肖特基功率二极管的制备方法，包括：
[0023]获取N型4H
‑
SiC衬底；
[0024]在所述N型4H
‑
SiC衬底的上表面淀积P型4H
‑
SiC，形成P型4H
‑
SiC隔离层；
[0025]在所述P型4H
‑
SiC隔离层的上表面淀积厚度不超过4μm的N型4H
‑
SiC，形成N型4H
‑
SiC外延层；
[0026]刻蚀所述N型4H
‑
SiC外延层在水平方向的中部，形成刻槽深度小于所述N型4H
‑
SiC外延层的厚度的矩形阳极凹槽；
[0027]在所述N型4H
‑
SiC外延层的上表面两侧分别注入N元素，形成两个N+注入区；
[0028]在所述N型4H
‑
SiC外延层的上表面除所述N+注入区以及所述矩形阳极凹槽以外的部分淀积钝化层；
[0029]在所述N+注入区的上表面制作阴极欧姆接触金属，然后进行热退火处理；
[0030]在所述矩形阳极凹槽的内表面以及所述钝化层靠近矩形阳极凹槽的部分上表面制作阳极肖特基接触金属。
[0031]在一个实施例中，所述方法还包括：在所述钝化层正上方的阳极肖特基接触金属上旋涂聚酰亚胺，并使聚酰亚胺在所述阳极肖特基接触金属的外侧与所述钝化层相接触，形成聚酰亚胺保护层。
[0032]在一个实施例中，所述矩形阳极凹槽的深度为0.5μm～1μm，宽度为5μm～10μm。
[0033]本专利技术提供的SiC肖特基功率二极管，将阴极和阳极设置在同侧，由此使得两极间的导通路径行进在外延层的水平方向上，不依赖于外延层在垂直方向上的厚度；由此使得本专利技术对外延层的厚度要求不高，在厚度小于4μm的情况下即可实现较高工作电压(大于1200V)，现有的制备工艺完全可以满足。并且，本专利技术通过在肖特基功率二极管中刻蚀矩形阳极凹槽，并在矩形阳极凹槽表面及其周围制作阴极欧姆接触金属，由此增大了阴极欧姆接触金属的面积，从而提升了二极管的电流导通面积，且还可以缩短从阳极到阴极的电流路径，从而有效提升器件的正向导通能力。
[0034]本专利技术提供的SiC肖特基功率二极管，对材料的需求难度低，所需制备工艺简单，制备成本不高。
[0035]以下将结合附图及对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0036]图1是本专利技术实施例提供的一种SiC肖特基功率二极管的结构示意图；
[0037]图2(a)是假设本专利技术实施例提供的SiC肖特基功率二极管不设置矩形阳极凹槽时的电流路径；
[0038]图2(b)是本专利技术实施例提供的SiC肖特基功率二极管设置矩形阳极凹槽时的电流路径；
[0039]图3是本专利技术实施例提供的另一种SiC肖特基功率二极管的结构示意图；
[0040]图4是本专利技术实施例提供的一种SiC肖特基功率二极管的制备方法的流程图；
[0041]图5(a)至图5(h)以图形化的方式展示了本专利技术实施例中制备SiC肖特基功率二极管的流程。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0043]为了实现高压SiC肖特基功率二极管的产品化，本专利技术实施例提供了一种SiC肖特基功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC肖特基功率二极管，其特征在于，包括：N型4H
‑
SiC衬底；P型4H
‑
SiC隔离层，堆叠于所述N型4H
‑
SiC衬底上方；N型4H
‑
SiC外延层，堆叠于所述P型4H
‑
SiC隔离层上方；所述N型4H
‑
SiC外延层的厚度小于4μm；两处阴极欧姆接触金属，分别位于所述N型4H
‑
SiC外延层的上表面两侧；所述阴极欧姆接触金属下方的N型4H
‑
SiC外延层注有N元素形成N+注入区；矩形阳极凹槽，为刻蚀所述N型4H
‑
SiC外延层在水平方向的中部所形成，刻槽深度小于所述N型4H
‑
SiC外延层的厚度；钝化层，覆盖于所述N型4H
‑
SiC外延层上表面除所述阴极欧姆接触金属以及所述矩形阳极凹槽以外的部分；阳极肖特基接触金属，覆盖于所述矩形阳极凹槽的内表面以及所述钝化层靠近所述矩形阳极凹槽的部分上表面。2.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，还包括：聚酰亚胺保护层，覆盖于所述钝化层正上方的阳极肖特基接触金属上，并在所述阳极肖特基接触金属的外侧与所述钝化层相接触。3.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述矩形阳极凹槽的深度为0.5μm～1μm，宽度为5μm～10μm。4.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述N+注入区的高度为0.3μm～0.5μm，宽度为5μm～10μm。5.根据权利要求1所述的SiC肖特基功率二极管，其特征在于，所述钝化层为SiO2钝化层，所述SiO2钝化层的厚度为500nm
±
100...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，
申请(专利权)人：瑶芯微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：